Τμήμα μηχανικών ηλεκτρονικών υπολογιστών και πληροφορικής

Πολυτεχνική σχολή Πανεπιστήμιο Πατρών

Προπτυχιακή εργασία στο μάθημα «Ευρυζωνικές Τεχνολογίες» με θέμα «Πέμπτης γενιάς κινητά δίκτυα επικοινωνιών ή Πέμπτη γενιά ασύρματων δικτύων (5G)»

Ονοματεπώνυμο: Κόλλια Αναστασία

Έτος: 4ο ΑΜ: 5004

Επιβλέπων καθηγητής: κ. Χρήστος I. Μπούρας

Πάτρα, Ιούνιος 2014

1

Περιεχόμενα1.Εισαγωγή...............................................................................................................................3

2. Τεχνολογίες κινητών επικοινωνιών......................................................................................4

2.1 Η πρώτη γενιά....................................................................................................................5

2.2 Η δεύτερη γενιά..................................................................................................................8

2.3 Η τρίτη γενιά.....................................................................................................................11

2.4 Η τέταρτη γενιά................................................................................................................15

3. Πέμπτης γενιάς κινητά δίκτυα επικοινωνιών.....................................................................17

3.1 Τι μας επιβάλει την 5η γενιά............................................................................................17

3.2. Σύγκριση 5G και 4G τεχνολογιών....................................................................................21

3.3 Ορισμός-χαρακτηριστικά 5G............................................................................................23

3.4 Προκλήσεις.......................................................................................................................25

3.5 Έργα σχετικά με 5G...........................................................................................................27

3.6 Υπηρεσίες 5G....................................................................................................................31

3.7 Χρονικό διάστημα εμφάνισης 5G.....................................................................................33

3.8 Αλλαγές στα σύγχρονα δίκτυα..........................................................................................34

Βιβλιογραφία-Ιστότοποι.........................................................................................................35

2

1.ΕισαγωγήΗ ανάπτυξη των σύγχρονων δικτυακών συσκευών, που ολοένα κατακλύζει τη σύγχρονη αγορά, όπως για παράδειγμα η ύπαρξη σταθερών υπολογιστών, ταμπλετών, φορητών υπολογιστών,netbooks, notebooks, έξυπνων τηλεφώνων και πλήθος άλλων συσκευών, που έχουν πρόσβαση στο διαδίκτυο, έχει καταστήσει ιδιαίτερα ζωτικής σημασίας την ανάγκη για επέκταση των δικτύων τηλεπικοινωνιών. Σύντομα, οι δικτυακές διευθύνσεις, που υπάρχουν στο πρωτόκολλο ipv4, δε θα επαρκούν και θα επικρατήσει το ipv6 πρωτόκολλο για τα σύγχρονα δίκτυα. Η χρήση των συσκευών επεκτείνεται όλο και περισσότερο, ενώ οι σύγχρονες ανάγκες για επικοινωνία και πρόσβαση στο διαδίκτυο δημιουργούν την ανάγκη για την προέκταση των δικτύων επικοινωνιών. Στις μέρες μας, οι χρήστες χρησιμοποιούν το διαδίκτυο παντού, εφόσον, για παράδειγμα, πηγαίνοντας στη δουλειά χρησιμοποιούν κινητές συσκευές για ενημέρωση, ψυχαγωγία ή και εργασία. Έπειτα, στη δουλειά του κανείς, χρησιμοποιεί τα σύγχρονα δικτυακά μέσα, αφού σε κάθε τομέα επαγγελματικής και ανθρώπινης δραστηριότητας περιλαμβάνονται οι υπολογιστές και η εργασία μέσω διαδικτύου. Οι υπολογιστές και το διαδίκτυο, γενικότερα, παρέχουν οικονομικές λύσεις επικοινωνίας και εργασίας. Επιπρόσθετα, η πληθώρα της πληροφορίας στο διαδίκτυο είναι εκπληκτική και συντελεί στο να παρατηρήσει κανείς, παρόμοια θέματα με αυτά της ενασχόλησης του ή να εμπνευστεί καινοτόμες ιδέες για τον τομέα τις δραστηριότητας του. Δεν είναι λίγες οι περιπτώσεις, που άνθρωποι συνεργάζονται από μακριά και παρέχουν ή εκμεταλλεύονται διάφορες δικτυακές υπηρεσίες, όπως το ηλεκτρονικό εμπόριο, η ηλεκτρονική τραπεζική ή ηλεκτρονική εκπαίδευση κλπ. Επίσης, δημιουργούνται οικιακά δίκτυα μέσα στα οποία συνδέονται τα κινητά, οι συσκευές, οι υπολογιστές, που απαιτούν πρόσβαση στο διαδίκτυο. Συνεπώς, γίνεται αντιληπτή η ανάγκη του επιστημονικού κλάδου των κινητών επικοινωνιών για μελέτη, ανάπτυξη και προώθηση της κινητής πέμπτης γενιάς τεχνολογίας (5G).

Εικόνα 1.1: Κινητά προηγμένης τεχνολογίας

3

2. Τεχνολογίες κινητών επικοινωνιών

Εικόνα 2.1 Οι γενιές των κινητών επικοινωνιών

Οι υπάρχουσες τεχνολογίες κινητών επικοινωνιών είναι αυτές, που ήδη έχουν εμφανιστεί στον κόσμο και έχουν αναπτυχθεί κατάλληλα πρότυπα για τις συγκεκριμένες επικοινωνίες. Κάθε δέκα περίπου χρόνια, εμφανίζεται και μία νέα γενιά κινητής τηλεφωνίας μετά την πρώτη εμφάνιση των κινητών τηλεπικοινωνιών, όπου εισήλθε το 1981, με το πρώτο αντιπροσωπευτικό σύστημα ασύρματης ψηφιακής τηλεπικοινωνίας, το σύστημα 1G με το Nordic Mobile Phone. Το 1992 εμφανίστηκε το σύστημα 2G, ενώ το πρώτο σύστημα 3G εμφανίστηκε για πρώτη φορά το 2001. Το 4G έκανε την εμφάνισή του το 2011. Όλες οι γενιές κινητής επικοινωνίας αναφέρονται, συνήθως, σε κυψελοειδές πρότυπο, το οποίο δεν είναι συμβατό προς τα πίσω (Non-backwards compatibility) και οι απαραίτητες απαιτήσεις, που σκιαγραφούνται αναφέρονται από την ITU - R. Παράλληλα με την ανάπτυξη των γενιών κινητής ITU - R ,το IEEE και οι άλλοι φορείς τυποποίησης κατέβαλαν σημαντικές προσπάθειες να αναπτύξουν ασύρματες τεχνολογίες επικοινωνίας , με συχνά υψηλότερες ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων και υψηλότερες συχνότητες, αλλά τις περισσότερες φορές με μικρή εμβέλεια μετάδοσης. Τα επιτεύγματα κάθε γενιάς είναι πολύ σημαντικά και στοχεύουν την προώθηση και εξέλιξη των επικοινωνιών. Είναι πιθανό, η νέα γενιά των προτύπων 5G να εισαχθεί περίπου στις αρχές της δεκαετίας του 2020. Συνεπώς, είναι σημαντικό προτού παρουσιαστεί η πέμπτη γενιά να γίνει μία αναφορά στις προηγούμενες.

4

2.1 Η πρώτη γενιά

Εικόνα 2.2 Η πρώτη γενιά κινητών τηλεφώνων

Η πρώτη γενιά (1G) αναφέρεται στην πρώτη γενιά της τεχνολογίας ασύρματης τηλεφωνίας και κινητών τηλεπικοινωνιών. Αυτά είναι τα πρότυπα των αναλογικών τηλεπικοινωνιών, που εισήχθησαν στη δεκαετία του 1980 και συνεχίστηκε μέχρι, που αντικαταστάθηκε από τη δεύτερη γενιά (2G) ψηφιακών τηλεπικοινωνιών. Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο αυτών διαδοχικών συστημάτων κινητής τηλεφωνίας ,1G και 2G , είναι ότι τα ραδιοκύματα, που χρησιμοποιούνται στα 1G δίκτυα είναι αναλογικά , ενώ τα δίκτυα 2G είναι ψηφιακά. Και τα δύο συστήματα χρησιμοποιούν την ψηφιακή σηματοδότηση για τη σύνδεση των πύργων, για το υπόλοιπο του τηλεφωνικού συστήματος, η ίδια η φωνή κατά τη διάρκεια μιας κλήσης είναι κωδικοποιημένη σε ψηφιακά σήματα στο 2G, ενώ στην 1G μόνο διαμορφώνεται σε υψηλότερη συχνότητα, συνήθως 150 MHz και πάνω. Τα εγγενή πλεονεκτήματα της ψηφιακής τεχνολογίας συγκριτικά με αυτά της αναλογικής, σήμαινε ότι τα δίκτυα 2G αντικατέστησαν τα 1G, τελικά, σχεδόν σε κάθε τομέα ασύρματης τηλεπικοινωνιακής δραστηριότητας.

Εικόνα 2.3: Nordic Mobile phone

5

Ένα τέτοιο πρότυπο τηλεφώνου εκείνης της εποχής είναι το NMT ( Nordic Mobile Τηλέφωνο ) , που χρησιμοποιούνταν στις σκανδιναβικές χώρες , την Ελβετία, την Ολλανδία , την Ανατολική Ευρώπη και τη Ρωσία.

Εικόνα 2.4: Κινητό τηλέφωνο AMPS

Άλλα πρότυπα, που περιλαμβάνονται είναι τα AMPS ( Advanced Mobile Phone System), που χρησιμοποιείται στη Βόρεια Αμερική και την Αυστραλία , τα TAC ( Total Communications System Access ) στο Ηνωμένο Βασίλειο ,το C -450 στη Δυτική Γερμανία , την Πορτογαλία και τη Νότια Αφρική, το Radiocom 2000 στη Γαλλία και το RTMI στην Ιταλία. Στην Ιαπωνία, υπήρχαν πολλαπλά συστήματα ,που δημιουργούνταν από τρία βασικά πρότυπα , TZ - 801 , TZ - 802 , και TZ -803 αναπτύχθηκαν από την NTT ( Nippon Telegraph and Telephone Corporation ) , ενώ ένα ανταγωνιστικό σύστημα λειτουργεί με DDI ( Daini Denden Σχεδιασμός , Inc ) και χρησιμοποιείται το JTACS (Σύστημα Επικοινωνιών Πλήρους Πρόσβασης Ιαπωνίας ) ως πρότυπο.

Οι ταχύτητες (1G) κυμαίνονται μεταξύ των 28kbps και 56kbps. Το πρώτο εμπορικά αυτοματοποιημένο κυψελοειδές δίκτυο, ξεκίνησε στην Ιαπωνία και την NTT (Nippon Telegraph and Telephone) το 1979, αρχικά στη μητροπολιτική περιοχή του Τόκιο. Εντός πέντε ετών, το δίκτυο NTT είχε επεκταθεί για να καλύψει το σύνολο του πληθυσμού της Ιαπωνίας και έγινε το πρώτο πανεθνικό δίκτυο 1G. Το 1981, ακολούθησε την ταυτόχρονη έναρξη λειτουργίας του συστήματος Nordic Mobile Τηλέφωνο (NMT) στη Δανία, τη Φινλανδία, τη Νορβηγία και τη Σουηδία. Το NMT ήταν το πρώτο δίκτυο κινητής τηλεφωνίας, που χαρακτηρίστηκε από διεθνή περιαγωγή. Το πρώτο δίκτυο 1G ξεκίνησε στις ΗΠΑ με έδρα το Σικάγο, Ameritech το 1983 χρησιμοποιώντας το Motorola DynaTAC κινητό τηλέφωνο.

6

Εικόνα 2.5: Κινητό τηλέφωνο Motorola DynaTAC 8000X

Αρκετές χώρες, στη συνέχεια, ακολούθησαν την πιο πάνω εξέλιξη για τη δόμηση ασύρματων δικτύων τηλεπικοινωνιών στις αρχές έως και τα μέσα της δεκαετίας του 1980 όπως το Ηνωμένο Βασίλειο, το Μεξικό και τον Καναδά .

7

2.2 Η δεύτερη γενιά

Εικόνα 2.6: Η δεύτερη γενιά κινητών τηλεφώνων

Η δεύτερη γενιά (2G) είναι γενιά κυψελοειδών δικτύων τηλεπικοινωνιών και έχουν εμπορική λειτουργία στο πρότυπο GSM στη Φινλανδία από τη Radiolinja (τώρα τμήμα της Elisa Oyj ) από το έτος 1991 και έπειτα. Τα τρία κυριότερα πλεονεκτήματα των δικτύων 2G έναντι των προκατόχων τους, ήταν ότι οι τηλεφωνικές συνομιλίες, οι οποίες κρυπτογραφούνται ψηφιακά, ότι τα συστήματα 2G ήταν πολύ αποτελεσματικότερα ως προς το φάσμα, που επιτρέπει πολύ υψηλότερα επίπεδα διείσδυσης της κινητής τηλεφωνίας και τέλος, η τεχνολογία 2G εισήγαγε υπηρεσίες δεδομένων κινητής τηλεφωνίας, αρχής γενομένης με μηνύματα κειμένου SMS (Short Message Service). Οι 2G τεχνολογίες επέτρεψαν στα διάφορα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας την παροχή των πιο εξελιγμένων υπηρεσιών, όπως τα μηνύματα κειμένου, τα εικονομηνύματα και τα MMS (Multimedia Messaging Service). Όλα τα μηνύματα κειμένου, που αποστέλλονται μέσω 2G, επίσης, κρυπτογραφούνται ψηφιακά, επιτρέποντας τη μεταφορά δεδομένων με τέτοιο τρόπο, ώστε μόνο ο προοριζόμενος παραλήπτης να είναι δυνατό να λάβει και να τα αναγνώσει. Ύστερα το 2G αντικαταστάθηκε από νεότερες τεχνολογίες. Ωστόσο, τα δίκτυα 2G χρησιμοποιούνται, ακόμη σε πολλά μέρη του κόσμου, όπου το κόστος ανάπτυξης των μετεξελίξεων του είναι σχεδόν απαγορευτικό.

Όσον αφορά τις 2G τεχνολογίες διαιρούνται σε δύο κατηγορίες τις:

Time Division Multiple Access ( TDMA ) με βάση και Code Division Multiple Access ( CDMA) με βάση τα πρότυπα ανάλογα με τον

τύπο της πολυπλεξίας, που χρησιμοποιείται.

Τα κύρια πρότυπα 2G είναι τα ακόλουθα:

Global Systems for Mobile Communication (GSM) ( TDMA based), τα οποία ξεκίνησαν αρχικά από την Ευρώπη, αλλά χρησιμοποιούνται σε όλες σχεδόν τις χώρες, των κατοικημένων ηπείρων. Σήμερα, η χρήση της δεύτερης γενιάς αντιπροσωπεύει πάνω από το 80 % του συνόλου των συνδρομητών σε όλο τον κόσμο. Πάνω από 60 φορείς εκμετάλλευσης κινητής τηλεφωνίας

8

χρησιμοποιούν, επίσης, CDMA2000 στη ζώνη συχνοτήτων των 450 MHz ( CDMA450).

Interim Standard-95 (IS- 95) aka cdmaOne (λειτουργεί με βάση το CDMA και συνήθως αναφέρονται ως απλά CDMA στις ΗΠΑ ), και χρησιμοποιούνται στην Αμερική και σε διάφορα μέρη της Ασίας. Σήμερα, αντιπροσωπεύουν, περίπου το 17% του συνόλου των συνδρομητών σε παγκόσμιο επίπεδο. Πάνω από δώδεκα CDMA φορείς έχουν μεταναστεύσει στο GSM συμπεριλαμβανομένων των χειριστών στο Μεξικό , την Ινδία, την Αυστραλία και τη Νότια Κορέα .

Τα PDC ( TDMA - based) , που χρησιμοποιούνται αποκλειστικά στην Ιαπωνία, ενώ υπάρχει και ιδιόκτητο δίκτυο, που χρησιμοποιείται από τη Nextel στις Ηνωμένες Πολιτείες.

IS- 136 aka D - AMPS ( TDMA -based , που συνήθως αναφέρονται ως απλά ΤDΜΑ στις ΗΠΑ ), ήταν κάποτε διαδεδομένο στην Αμερική, αλλά οι περισσότεροι χρησιμοποιούν πλέον το GSM.

Οι υπηρεσίες, που περιλαμβάνονται στο 2G συχνά αναφέρονται ως προσωπική υπηρεσία επικοινωνιών , ή Personal Communication Service (PCS) , στις Ηνωμένες Πολιτείες. Γενικότερα, η χρήση των ψηφιακών σημάτων μεταξύ των συσκευών και των πύργων αυξάνει την ικανότητα του συστήματος με δύο βασικούς τρόπους :

Τα ψηφιακά δεδομένα φωνής είναι δυνατό να συμπιεστούν και να πολυπλεχτούν πολύ πιο αποτελεσματικά από την αναλογική κωδικοποίηση φωνής μέσω της χρήσης των διαφόρων codecs(coder-decoder) , επιτρέποντας περισσότερες κλήσεις, που διαβιβάζονται στην ίδια ποσότητα του εύρους ζώνης ραδιοκυμάτων.

Τα ψηφιακά συστήματα είναι σχεδιασμένα, έτσι ώστε να εκπέμπουν λιγότερη ισχύς ραδιοκυμάτων από τα αναλογικά. Αυτό σήμαινε ότι, τα κύτταρα έπρεπε να είναι μικρότερα, έτσι ώστε περισσότερα κύτταρα να είναι δυνατό να τοποθετούνται στο ίδιο μέγεθος χώρου. Αυτό καθίσταται δυνατό, διότι τα κύτταρα και ο συναφής εξοπλισμός είχε γίνει λιγότερο δαπανηρός.

Με GPRS (General Packet Radio Service) υπάρχει μια θεωρητική μέγιστη ταχύτητα μεταφοράς στα 50 kbps, που πρακτικά περιορίζεται στα 40 kbps.

Με EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) υπάρχει μια μέγιστη θεωρητική ταχύτητα μεταφοράς 250 kbps, που πρακτικά περιορίζεται στα 150 kbps.

Σε λιγότερο πυκνοκατοικημένες περιοχές, το ασθενέστερο ψηφιακό σήμα, που μεταδίδεται από ένα κινητό τηλέφωνο μπορεί να μην είναι επαρκές για την επίτευξη ενός πύργου κυττάρων. Αυτό τείνει να είναι ένα ιδιαίτερο πρόβλημα για τα συστήματα 2G, που αναπτύχθηκαν σε υψηλότερες συχνότητες, αλλά δεν είναι κυρίως ένα πρόβλημα για τα συστήματα 2G, που έχουν αναπτυχθεί σε χαμηλότερες συχνότητες. Οι εθνικές ρυθμίσεις, που υπαγορεύονται από κάθε χώρα διαφέρουν

9

σημαντικά οπουδήποτε μπορεί να αναπτυχθεί το 2G. Κάτω από καλές συνθήκες, η ψηφιακή μετάδοση θα μεταδίδει σίγουρα πολύ καλύτερα.

Ενώ, οι ψηφιακές κλήσεις τείνουν να είναι στατικές και το υπόβαθρο του θορύβου σχετικά υψηλό, η συμπίεση με απώλειες, που χρησιμοποιούν μειώνει την ποιότητα των κλήσεων, πράγμα, που σημαίνει ότι το φάσμα του ήχου, που μεταφέρουν μειώνεται. Μιλώντας σε ένα ψηφιακό κινητό τηλέφωνο, ο καλών ακούει λιγότερο ήχο, που προέρχεται από την τονικότητα της φωνής κάποιου.

Η 2.5G γενιά χρησιμοποιείται για να περιγράψει 2G συστήματα, που έχουν εφαρμόσει έναν τομέα μεταγωγής πακέτων πέραν του τομέα της μεταγωγής κυκλώματος. Δεν παρέχει αναγκαστικά πιο γρήγορες υπηρεσίες, λόγω ομαδοποίησης των χρονοθυρίδων, όμως, χρησιμοποιείται για circuit-switched data services ( HSCSD ), καθώς και το πρώτο σημαντικό βήμα στην εξέλιξη των δικτύων GSM σε 3G συνέβη με την εισαγωγή της General Packet Radio Service(GPRS). Τα δίκτυα CDMA2000 παρουσιάζουν παρόμοια εξέλιξη με την εισαγωγή του 1xRTT (CDMA2000 1X- IS-2000). Τα πρότυπα GPRS θα μπορούσαν να παρέχουν ρυθμούς δεδομένων από 56 kbps έως 115 kbps, ενώ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για υπηρεσίες, όπως το Wireless Access Protocol ( WAP ) , Υπηρεσία Μηνυμάτων Πολυμέσων (Multimedia Messaging Service-MMS ), καθώς και για υπηρεσίες επικοινωνιών στο Διαδίκτυο, όπως το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο (e-mail). Η μεταφορά GPRS δεδομένων, συνήθως, χρεώνονται ανά megabyte των δεδομένων, που μεταφέρονται, ενώ η επικοινωνία δεδομένων μέσω της παραδοσιακής μεταγωγής κυκλώματος χρεώνεται ανά λεπτό από το χρόνο σύνδεσης, ανεξάρτητα από το αν ο χρήστης πράγματι αξιοποιεί την ικανότητα ή είναι σε κατάσταση αναμονής. Το πρωτόκολλο 1xRTT υποστηρίζει αμφίδρομη ροή δεδομένων έως 153,6 kbps, παρέχοντας ένα μέσο μετάδοσης δεδομένων του χρήστη 80-100 kbps σε εμπορικά δίκτυα. Μπορεί, επίσης, να χρησιμοποιηθεί για WAP, SMS και MMS υπηρεσίες, καθώς και για πρόσβαση στο διαδίκτυο.

Η τεχνολογία, που είναι γνωστή ως 2.75G, περιλαμβάνει τα δίκτυα GPRS1 , που εξελίχθηκαν σε EDGE δίκτυα με την εισαγωγή της 8PSK κωδικοποίησης. Οι ενισχυμένες ταχύτητες δεδομένων για GSM Evolution ( EDGE ) , Enhanced GPRS ( EGPRS ) , ή IMT ( IMT - SC ) είναι μια συμβατή ψηφιακή τεχνολογία κινητής τηλεφωνίας, που επιτρέπει βελτιωμένες ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων, ως προέκταση στην κορυφή του προτύπου GSM. Το EDGE έχει αναπτυχθεί σε δίκτυα GSM αρχής γενομένης από το 2003 αρχικά από την AT & T στις Ηνωμένες Πολιτείες . Το EDGE έχει τυποποιηθεί από το 3GPP (3rd Generation Partnership Project) , ως μέρος της οικογένειας GSM και είναι μια αναβάθμιση, που παρέχει μία δυναμικά τριπλάσια αύξηση της παραγωγικής ικανότητας του GSM / GPRS δίκτυα .

10

2.3 Η τρίτη γενιά

Εικόνα 2.7: Η Τρίτη γενιά κινητών επικοινωνιών

Η τρίτη γενιά (3G) , είναι η τρίτη γενιά της τεχνολογίας της κινητής επικοινωνίας, η οποία εμφανίστηκε το 2001. Αυτή η γενιά βασίζεται σε ένα σύνολο προτύπων, που χρησιμοποιούνται για κινητές συσκευές και υπηρεσίες κινητής χρήσης τηλεπικοινωνιών και δικτύων, που υπακούνε στις προδιαγραφές των διεθνών κινητών τηλεπικοινωνιών (IMT - 2000) της Διεθνούς Ένωσης Τηλεπικοινωνιών. Η τρίτη γενιά (3G) βρίσκει εφαρμογή στην ασύρματη φωνητική τηλεφωνία, στην κινητή πρόσβαση στο διαδίκτυο, στη σταθερή ασύρματη πρόσβαση στο διαδίκτυο, σε κλήσεις βίντεο και στην κινητή τηλεόραση.

Τα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα 3G με τις υπηρεσίες υποστήριξης παρέχουν μια ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών τουλάχιστον 200 kbps. Αργότερα το δίκτυο 3G απελευθερώνεται και μετεξελίσσεται, ενώ συχνά συμβολίζεται με 3.5G και 3.75G, θέλοντας να σηματοδοτηθεί η ανάπτυξη γρηγορότερων και ταχύτερων υπηρεσιών. Επίσης, παρέχεται κινητή ευρυζωνική πρόσβαση πολλών Mbps σε έξυπνα τηλέφωνα και σε κινητά μόντεμ για φορητούς υπολογιστές. Η επέκταση αυτή είναι δυνατό να εφαρμοστεί στις υπηρεσίες, που εφαρμόζεται και η 3G τεχνολογία. Η πρώτη έκδοση του 3GPP Long Term Evolution ( LTE ) προτύπου δεν πληροί απολύτως τις απαιτήσεις της ITU 4G και ονομάζεται IMT - Advanced. Η πρώτη LTE έκδοση δεν είναι συμβατή με 3G, αλλά είναι μία προ - 4G τεχνολογία ή, όπως αλλιώς λέγεται 3.9G. Ωστόσο, η εξέλιξή του LTE Advanced είναι μια τεχνολογία 4G, ενώ η WiMAX είναι μια άλλη τεχνολογία, που αγγίζει τα όρια του ή διατίθενται στην αγορά ως 4G .

Πολλές εταιρείες τηλεπικοινωνιακών αγορών παρέχουν ασύρματες υπηρεσίες διαδικτύου μέσω κινητού τηλεφώνου , όπως για παράδειγμα το 3G , υποδεικνύοντας ότι η διαφημιζόμενη υπηρεσία παρέχεται μέσω ασύρματου δικτύου 3G. Οι υπηρεσίες, που διαφημίζονται ως 3G απαιτούνται για την κάλυψη IMT - 2000 τεχνικών προτύπων , συμπεριλαμβανομένων των προτύπων για την αξιοπιστία και την ταχύτητα (ταχύτητα μεταφοράς δεδομένων). Για να πληρούνται τα πρότυπα IMT - 2000 , απαιτείται ένα σύστημα για την παροχή αιχμής δεδομένων τουλάχιστον 0,2 Mbps. Ωστόσο, πολλές υπηρεσίες, που διαφημίζονται ως 3G παρέχουν υψηλότερες ταχύτητες από ό, τι σηματοδοτούν οι ελάχιστες τεχνικές

11

απαιτήσεις για την παροχή υπηρεσιών 3G. Τα 3.5G και 3.75G παρέχουν, επίσης, κινητή ευρυζωνική πρόσβαση πολλών Mbps σε έξυπνα τηλέφωνα και σε κινητά μόντεμ για φορητούς υπολογιστές.

Τα 3G συστήματα είναι επώνυμα και συνοψίζονται στα πιο κάτω:

Το σύστημα UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) ,που προσφέρθηκε για πρώτη φορά το 2001, έχει τυποποιηθεί από το 3GPP και χρησιμοποιείται κυρίως στην Ευρώπη, την Ιαπωνία ,την Κίνα και σε άλλες περιοχές, ενώ κυριάρχησε με βάση την υποδομή του συστήματος GSM 2G . Τα κινητά τηλέφωνα είναι, συνήθως UMTS και GSM υβρίδια. Πολλές ραδιοεπαφές προσφέρονται, μοιράζονται την ίδια υποδομή. Το πρωτότυπο και η πιο διαδεδομένη διεπαφή ραδιοσυχνοτήτων ονομάζεται W - CDMA. Η διεπαφή των ραδιοσυχνοτήτων TD - SCDMA εμφανίστηκε στο εμπόριο το 2009 και προσφέρεται μόνο στην Κίνα. Η τελευταία έκδοση UMTS , HSPA + , μπορεί να προσφέρει μέγιστη ταχύτητα δεδομένων έως 56 Mbps στην κάθοδο (downlink) θεωρητικά και πρακτικά έως 28 Mbps, που εμφανίζονται στις υπάρχουσες υπηρεσίες και 22 Mbps στην άνοδο (uplink).

To σύστημα CDMA2000 εμφανίστηκε για πρώτη φορά το 2002, το οποίο έχει τυποποιηθεί από 3GPP2 , που χρησιμοποιείται κυρίως στη Βόρεια Αμερική και τη Νότια Κορέα, για την ανταλλαγή των υποδομών με το πρότυπο IS - 95 2G. Τα κινητά τηλέφωνα είναι συνήθως CDMA2000 και IS - 95 υβρίδια . Η τελευταία έκδοση EVDO (Enhanced Voice-Data Optimized) Rev B προσφέρει μέγιστες ταχύτητες των 14,7 Mbps. Τα παραπάνω συστήματα και οι διεπαφές λειτουργούν με βάση το φάσμα της ασύρματης τεχνολογίας μετάδοσης. Ενώ, το πρότυπο GSM EDGE " 2,9G " ,τα ασύρματα τηλέφωνα DECT και τα πρότυπα Mobile WiMAX επίσημα πληρούν, επίσης, τις απαιτήσεις IMT -2000 και έχουν εγκριθεί ως πρότυπα 3G από την ITU , αυτά συνήθως δεν έχουν την επωνυμία 3G και βασίζονται σε εντελώς διαφορετικές τεχνολογίες.

Τα ακόλουθα κοινά πρότυπα συμμορφώνονται με το πρότυπο IMT2000/3G :

Το EDGE, με αναθεώρηση από τον οργανισμό 3GPP με τις παλαιότερες 2G GSM μεθόδους μετάδοσης, χρησιμοποιώντας τους ίδιους κόμβους μεταγωγής, τους ίδιους σταθμούς βάσης και τις ίδιες συχνότητες ,όπως το GPRS , αλλά με νέο σταθμό βάσης και RF κυκλωμάτα κινητών τηλεφώνων. Βασίζεται στο σύστημα αποτελεσματικής διαμόρφωσης 8PSK ως συμπλήρωμα του αρχικού συστήματος διαφοροποίησης. Το EDGE εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως λόγω της ευκολίας της αναβάθμισης υπό την υπάρχουσα υποδομή των 2G GSM και των κινητών τηλεφώνων.

Το EDGE σε συνδυασμό με την τεχνολογία GPRS 2.5G ονομάζεται EGPRS , και επιτρέπει σε αιχμή με ρυθμούς δεδομένων της τάξης των 200 kbps, όπως ακριβώς οι αρχικές εκδόσεις UMTS WCDMA , και επομένως πληροί τις απαιτήσεις τυπικά για το IMT2000 σε συστήματα 3G. Ωστόσο, στην πράξη το

12

EDGE σπάνια αναφέρεται στο εμπόριο ως ένα σύστημα 3G, αλλά ως ένα σύστημα 2.9G. To EDGE είναι ένα σύστημα με καλύτερη φασματική απόδοση από ό,τι τα πρωτότυπα συστήματα UMTS και CDMA2000 , αλλά είναι δύσκολο να επιτευχθούν πολύ υψηλότερα ποσοστά δεδομένων αιχμής λόγω του περιορισμένου φασματικού εύρους ζώνης του GSM, που κυμαίνεται στα 200 ΚHz και κατά συνέπεια είναι ένα αδιέξοδο.

Το EDGE λειτουργεί, επίσης, στο σύστημα TDMA IS - 135 και έχει σταματήσει σήμερα.

Το Evolved EDGE, του οποίου η τελευταία αναθεώρηση, έχει κορυφές στο 1 Mbps και 400 kbps και το οποίο δε χρησιμοποιείται για εμπορικούς σκοπούς.

Το UMTS δημιουργήθηκε και αναθεωρήθηκε από το 3GPP. Η οικογένεια αυτή είναι πλήρως αναθεωρημένη σε σχέση με το GSM όσον αφορά τις μεθόδους κωδικοποίησης και το υλικό, αν και μερικές περιοχές του GSM μπορεί να τοποθετηθούν και να μεταδίδονται στο UMTS / format W - CDMA.

Το W-CDMA είναι η πιο κοινή ανάπτυξη, που συνήθως λειτουργεί στη ζώνη των 2100 MHz. Μερικοί άλλοι χρησιμοποιούν τις 850, 900 και 1900 MHz.

Το HSPA είναι ένα αμάλγαμα από διάφορες αναβαθμίσεις για το αρχικό πρότυπο W - CDMA και προσφέρει ταχύτητες 14,4 Mbps προς τα κάτω και 5,76 Mbps προς τα πάνω. Το HSPA είναι συμβατό και χρησιμοποιεί τις ίδιες συχνότητες με το W - CDMA.

Το HSPA+ περιλαμβάνει μια περαιτέρω αναθεώρηση και αναβάθμιση του HSPA και μπορεί να προσφέρει θεωρητικά ποσοστά με κορυφή δεδομένων έως 168 Mbps στο downlink και 22 Mbps στο uplink, χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό βελτιώσεων της διεπαφής αέρα, καθώς και HSPA multi-carrier και MIMO (Multiple-Input and Multiple-Output). Τεχνικά όμως, το MIMO και το DC - HSPA μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς τις " + " βελτιώσεις του HSPA +.

Το σύστημα CDMA2000 , ή IS-2000 , συμπεριλαμβανομένων του CDMA2000 1x και του CDMA2000, τα οποία είναι αρκετά υψηλής συχνότητας το οποίο, έχει τυποποιηθεί από 3GPP2, που εξελίσσεται από το αρχικό σύστημα IS- 95 CDMA , χρησιμοποιείται κυρίως στη Βόρεια Αμερική ,στην Κίνα, στην Ινδία , στο Πακιστάν, στην Ιαπωνία ,στη Νότια Κορέα, στη Νοτιοανατολική Ασία, στην Ευρώπη και στην Αφρική.

Το CDMA2000 διαθέτει μια αυξημένη ικανότητα φωνής και προσφέρει 14,7 Mbps.

Παρόλο, που τα DECT ασύρματα τηλέφωνα και τα πρότυπα Mobile WiMAX επίσημα πληρούν, επίσης, τις απαιτήσεις IMT - 2000, δε λαμβάνονται υπόψη συνήθως, λόγω της σπανιότητας και της ακαταλληλότητάς τους ως προς τη χρήση με τα κινητά τηλέφωνα.

13

Η τρίτη γενιά (3G) άργησε να εγκριθεί σε παγκόσμιο επίπεδο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα δίκτυα 3G δε χρησιμοποιούν τις ίδιες ραδιοσυχνότητες, συνεπώς, δεν είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί εκμετάλλευση των κινητών επικοινωνιών 2G και άρα, γίνεται αντιληπτό ότι, πρέπει να οικοδομηθούν εντελώς νέα δίκτυα και εντελώς νέες συχνότητες, που απαιτούνται για την επίτευξη υψηλών ρυθμών μετάδοσης δεδομένων. Άλλες πιθανές καθυστερήσεις οφείλονταν, στις δαπάνες αναβάθμισης του εξοπλισμού μετάδοσης, ειδικά για το UMTS, των οποίων η ανάπτυξη απαιτεί την αντικατάσταση των περισσότερων πύργων μετάδοσης. Έτσι, τον Δεκέμβριο του 2007, υπήρχαν 190 3G δίκτυα, που λειτουργούσαν σε 40 χώρες και 154 HSDPA δίκτυα, που λειτουργούσαν σε 71 χώρες. Στην Ασία, στην Ευρώπη, στον Καναδά και στις ΗΠΑ, οι εταιρείες τηλεπικοινωνιών χρησιμοποιούσαν την τεχνολογία W - CDMA.

Το πρότυπο 3G έγινε, ίσως, ιδιαίτερα γνωστό, λόγω της μαζικής επέκτασης της κινητής τηλεφωνίας. Μια ιδιαίτερα σημαντική εξέλιξη κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου είναι το έξυπνο τηλέφωνο, που συνδυάζει τις δυνατότητες ενός PDA με ένα κινητό τηλέφωνο και κατ’ επέκταση οδηγεί σε ευρεία ζήτηση για κινητή συνδεσιμότητα στο διαδίκτυο. Το 3G είναι η πρώτη γενιά, που εισήγαγε τον όρο « κινητές ευρυζωνικές υπηρεσίες» , επειδή η ταχύτητα του για την περιήγηση και η ευελιξία του το καθιστούν μια βιώσιμη εναλλακτική λύση.

Ένα ελάχιστο ποσοστό των δεδομένων, που παρέχεται είναι αυτό των 2 Mbps για σταθερή θέση ή για περπάτημα από τους χρήστες, ενώ 384 kbps για χρήστες μέσα σε ένα κινούμενο όχημα.

Τα δίκτυα 3G προσφέρουν μεγαλύτερη ασφάλεια από ό,τι οι προκάτοχοί τους. Το εύρος ζώνης και οι πληροφορίες για τη θέση στη διάθεση των συσκευών 3G δημιουργούν εφαρμογές, που δεν ήταν προηγουμένως διαθέσιμες για τους χρήστες κινητών τηλεφώνων. Μερικές από τις εφαρμογές είναι: Mobile TV,Video on demand, Video Conferencing, Τηλεϊατρική, Location-based services,Global Positioning System (GPS),που έχουν βοηθήσει σε πολλούς τομείς της σύγχρονης ανθρώπινης δραστηριότητας. Όμως, η αυξημένη πρόοδος στον τομέα κατέστησε την εν λόγω τεχνολογία σύντομα παροχυμένη και άρχισε να αντικαθίσταται από την επόμενης γενιάς τεχνολογία, τη 4G.

14

2.4 Η τέταρτη γενιά

Εικόνα 2.8: Κινητά δίκτυα τέταρτης γενιάς

Η τεχνολογία τέταρτης γενιάς αναπτύχθηκε προκειμένου να βελτιώσει την ποιότητα παροχής υπηρεσιών (QoS - Quality of Service) και να θέσει τα θεμέλια για επερχόμενες τεχνολογικές εφαρμογές, όπως η ασύρματη ευρυζωνική πρόσβαση, MMS (Multimedia Messaging Service), video chat, mobile TV, Digital Video Broadcasting - DVB κ.ά. Οι στόχοι, που ικανοποιήθηκαν από το πρότυπο του 4G είναι:

Ένα φασματικά αποδοτικό σύστημα. Υψηλή χωρητικότητα συστήματος (περισσότεροι ταυτόχρονοι χρήστες ανά

κυψέλη) και μικρότερο κόστος ανά δυαδικό ψηφίο. Η χωρητικότητα για τα 4G συστήματα είναι τουλάχιστον δέκα φορές υψηλότερη από την αντίστοιχη των 3G, ενώ το κόστος ανά δυαδικό ψηφίο μειώθηκε σημαντικά, έτσι ώστε η χρέωση να γίνει χαμηλή και για το λόγο αυτό εξαπλώθηκε σημαντικά η χρήση του διαδικτύου σε κινητές συσκευές.

Υψηλός ρυθμός μετάδοσης πληροφορίας. Τα συστήματα τέταρτης γενιάς προσφέρουν μέχρι 1 Gbps για ταχύτητα download και τουλάχιστον 500Mbps για upload ταχύτητες, ενώ για τα κινούμενα οχήματα η ελάχιστη ταχύτητα αγγίζει τα 100Mbps.

Περιλαμβάνει αρκετά καλή χωρική κάλυψη, με μεταβλητή ταχύτητα μετάδοσης. Καθώς οι ταχύτητες μετάδοσης αυξάνονται, το απαιτούμενο επίπεδο λαμβανόμενου σήματος, θα αυξηθεί ανάλογα.

Ένας ρυθμός μετάδοσης τουλάχιστον 100Μbps μεταξύ δύο οποιονδήποτε σημείων στον κόσμο είναι ήδη πραγματικότητα.

Επίσης, είναι σημαντική η απρόσκοπτη συνδεσιμότητα και δυνατότητα περιαγωγής σε πολλαπλά δίκτυα.

Παροχή εξαιρετικής ποιότητας υπηρεσιών (Quality of service- QoS) για τις εφαρμογές πολυμέσων, όπως MMS , video chat , mobile TV , Digital Video Broadcasting.

Δημιουργία ομαλών διασυνδέσεων με συστήματα 3G, ασύρματα δίκτυα υπολογιστών (WLAN – Wireless Local Area Network) και σταθερά δίκτυα. Με τη χρήση τεχνολογίας βασισμένης σε πρωτόκολλα Internet (IP – Internet Protocol) μεταγωγής πακέτων καθίσταται ομαλή η διασύνδεση

15

διαφορετικών τεχνολογιών. Ως αποτέλεσμα, ο κάθε χρήστης μπορεί να διαλέγει το καλύτερο δίκτυο ανά περίσταση (ανάλογα με τον χρόνο, χώρο και κόστος).

Κρισιμότερες υπηρεσίες, που κυριάρχησαν στα δίκτυα τέταρτης γενιάς είναι η εξής:

Εικονική πλοήγηση (virtual navigation). Μια απομακρυσμένη βάση δεδομένων περιέχει γραφική αναπαράσταση δρόμων, κτιρίων και τοπογραφικών γνωρισμάτων. Κομμάτια αυτής της βάσης δεδομένων μεταδίδονται γρήγορα σε ένα όχημα, όπου ένα υπολογιστικό πρόγραμμα επιτρέπει στους επιβάτες να προβλέπουν τη μελλοντική διαδρομή, να επιλέγουν δρόμους με τη μικρότερη κίνηση, να εντοπίζουν αξιοθέατα ή μουσεία ή να επιλέγουν εναλλακτικούς δρόμους σε περιπτώσεις ατυχημάτων ή συμφόρησης του οδικού δικτύου.

Τηλεϊατρική (telemedicine). Τα πληρώματα των ασθενοφόρων σε απομακρυσμένες περιοχές μπορούν να έχουν πρόσβαση σε ιατρικά αρχεία και να τηλεδιασκέπτονται με γιατρούς, όπως και να μεταδίδουν κρίσιμες πληροφορίες του ασθενούς σε κεντρικά νοσοκομεία, έτσι ώστε να ελαττώνεται ο χρόνος για την ενημέρωση των ιατρών σε περιπτώσεις διακομιδής ασθενών από ένα νοσοκομείο σε άλλο ή για παράδειγμα, παροχή εξειδικευμένων υπηρεσιών σε απομακρυσμένες περιοχές, όπως μπορεί να είναι ένα κέντρο υγείας, που δεν παρέχει εξειδικευμένους ιατρούς, αλλά είναι βασικό να γίνει μία κρίσιμη θεραπεία σε κάποιον ασθενή.

Σταθμός πληροφορίας (info-station). Ένας οδηγός αυτοκινήτου μπορεί να λαμβάνει ένα μεγάλο αριθμό αρχείων ή πολυμέσων από το δίκτυο κατά τη διάρκεια της οδήγησης σε ένα αυτοκινητόδρομο από και προς το χώρο εργασίας.

Εφαρμογές διαχείρισης κρίσεων. Αυτές οι εφαρμογές είναι χρήσιμες σε περιόδους φυσικών καταστροφών, όταν ολόκληρος ο τηλεπικοινωνιακός ιστός έχει παραλύσει. Η αυξημένη χωρητικότητα των ασύρματων συστημάτων ευρείας ζώνης 4G, τα οποία περιλαμβάνουν υπηρεσίες διαδικτύου και video επιτρέπουν την αποκατάσταση σε διάστημα ωρών σε αντιδιαστολή με τα ενσύρματα συστήματα, που θα απαιτούσαν ημέρες ή ακόμα και εβδομάδες για να αποκατασταθούν.

Εκπαίδευση μέσω Internet. Δίνει τη δυνατότητα σε άτομα από πολύ διαφορετικές χώρες του κόσμου να παρακολουθούν μαθήματα σε διαδικτυακούς τόπους και σε οποιοδήποτε μέρος του κόσμου θέλουν με πολύ χαμηλό κόστος.

Κινητά δίκτυα υπολογιστών. Κατά ανάλογο τρόπο με τα σταθερά δίκτυα υπολογιστών τα κινητά δίκτυα υπολογιστών διευκολύνουν οικονομικές συναλλαγές, επιχειρηματικές πράξεις και επιστημονική συνεργασία από απόσταση.

16

3. Πέμπτης γενιάς κινητά δίκτυα επικοινωνιώνΒασικό κρίνεται να παρουσιάσει κανείς όσο μπορεί περισσότερα στοιχεία για τη χρήση, λειτουργία και εγκατάσταση των κινητών δικτύων επικοινωνιών. Τίθενται, λοιπόν, κρίσιμα ερωτήματα όσον αφορά τα κινητά δίκτυα της πέμπτης γενιάς. Για παράδειγμα, είναι σημαντικό να αναλογιστεί κανείς για ποιο λόγο είναι απαραίτητα, τι θα προσφέρουν στο μέσο χρήστη, που ως σήμερα δεν παρέχεται, ποιες υπηρεσίες θα καλύπτουν, σε πόσα χρόνια αναμένεται να εμφανιστούν, ποια θα είναι τα βασικότερα χαρακτηριστικά τους, ποιο θα είναι το κόστος τους. Επίσης, τις βασικότερες τεχνολογίες, που θα συμβάλουν, ώστε να υλοποιηθούν. Πολλά από τα οποία αυτά ερωτήματα ίσως, να μην είναι, ακόμα, δυνατό να απαντηθούν, αφού τα κινητά δίκτυα επικοινωνιών πέμπτης γενιάς είναι ακόμα υπό μελέτη και σκέψη. Συνεπώς, παρατίθενται κατωτέρω στοιχεία, που είναι γνωστά σήμερα για το μέλλον των επικοινωνιών και συγκεκριμένα τη μετεξέλιξή τους στην Πέμπτη γενιά.

3.1 Τι μας επιβάλει την 5η γενιά

Εικόνα 3.1 Ασύρματα δίκτυα επικοινωνιών πέμπτης γενιάς

Τα δίκτυα της πέμπτης γενιάς έχουν μεγάλη σημασία και αναμένεται να επικρατήσουν στο μέλλον. Σε αυτό, συντελεί σαφέστατα και η φύση τους. Οι πολίτες και χρήστες των σύγχρονων ψηφιακών συσκευών έχουν αυξημένες απαιτήσεις από τα σύγχρονα δίκτυα. Γενικότερα, η δημιουργία των θεμελίων για τα μελλοντικά δίκτυα επικοινωνιών, είναι παρούσα σε αυτή τη δεκαετία. Η ευρωπαϊκή βιομηχανία τηλεπικοινωνιών είναι ιστορικά στην πρώτη γραμμή του παγκόσμιου ανταγωνισμού, δεδομένου ότι βρίσκεται στις πρώτες ημέρες της τεχνολογίας GSM και εξακολουθεί να αποτελεί περίπου το 40 % της παγκόσμιας αγοράς, δηλαδή, € 200 δισ. ευρώ στο έτος 2012 από την άποψη της παροχής υποδομής δικτύου. Η πρόκληση για τη γενιά είναι να εξασφαλίσει στην ηγεσία της Ευρώπης και ειδικότερα σε συγκεκριμένες περιοχές, όπου η Ευρώπη είναι ισχυρή ή όπου υπάρχουν τέτοιες δυνατότητες, τη δημιουργία νέων αγορών, όπως έξυπνες πόλεις, συστήματα e-health, συστήματα ευφυών μεταφορών, εκπαίδευσης ή ψυχαγωγίας και μέσων ενημέρωσης.

17

Η 5G γενιά θα προσφέρει αρχιτεκτονικές λύσεις, τεχνολογίες και πρότυπα για την πανταχού παρούσα επόμενη γενιά υποδομών επικοινωνίας της επόμενης δεκαετίας και θα παρέχει τέτοιου είδους επιτεύγματα. Επίσης, τετραπλασιάζεται η χωρητικότητα των ασύρματων δικτύων, τα οποία εξυπηρετούν πάνω από 7 δισεκατομμύρια συσκευές, υπό την προϋπόθεση να δημιουργηθεί ένα ασφαλές, αξιόπιστο δίκτυο με ελάχιστη αναμονή.

Επιπρόσθετα, όσον αφορά την τεχνολογία 5G αναμένεται να αλλάξει τον τρόπο ύπαρξης των σύγχρονων δικτύων. Σε αντιδιαστολή, με τα δίκτυα ραδιοεπικοινωνιών, τα οποία αποτελούνται από «κυψέλες», οι οποίες βρίσκονται σε σταθμούς βάσης εικάζεται, ότι τα 5G δίκτυα θα βρίσκονται σε μία σειρά διαφορετικών ζωνών συχνοτήτων, που θα μεταφέρουν πληροφορίες με διαφορετικές ταχύτητες και θα έχουν εντελώς διαφορετικά χαρακτηριστικά μετάδοσης. Σε αντίθεση, ως σήμερα ένα τηλέφωνο συνδέεται με το δίκτυο μέσω μίας ανοδικής και μία καθοδικής ζεύξης, με τον τοπικό σταθμό βάσης. Δηλαδή, το δίκτυο αναμένεται να αλλάζει σύμφωνα με τις απαιτήσεις δεδομένων της εκάστοτε συσκευής.

Εν συνεχεία, ενισχύεται η άποψη πως θα προκύψουν νέες κλάσεις συσκευών, οι οποίες θα επικοινωνούν με άλλες συσκευές. Τέτοιο παράδειγμα είναι οι αισθητήρες, οι οποίοι αναμένεται να στέλνουν δεδομένα σε κάποιον εξυπηρετητή (server), με τη διαφορά ότι αυτό θα πραγματοποιείται με «συσκευο-κεντρικό τρόπο» και όχι με «κυψελoκεντρικό», που γίνεται σήμερα. Αυτό θα συμβεί, εφόσον, οι νέες συσκευές θα είναι ικανές να «αποφαίνονται» πότε και πως είναι αποτελεσματικότερο να αποσταλούν τα δεδομένα στον εξυπηρετητή.

Επιπρόσθετα, θα υπάρξουν αλλαγές στη μετάδοση της πληροφορίας. Η μετάδοση μικροκυμάτων, που χρησιμοποιείται σήμερα θα συμπληρωθεί από τη μετάδοση κυμάτων χιλιοστού. Τα μικροκύματα εκτείνονται σε φάσμα 600 MHz, το οποίο έχει απελευθερωθεί μετά την επικράτηση της ψηφιακής τηλεόρασης, η οποία στην Ελλάδα υπάρχει μέσω της DIGEA, όχι όμως σε μεγάλο βαθμό, αλλά σε μικρό ποσοστό, που μετά βίας έφτασε στα 80 MHz και όπως, είναι ευρέως γνωστό έχει αρκετά υψηλό κόστος. Έτσι, φυσικό επόμενο αυτού, είναι η αναζήτηση λύσεων για τα μεγαλύτερα μήκη κύματος και για τις υψηλότερες συχνότητες μετάδοσης, οι οποίες κυμαίνονται στις τάξεις των 3 έως και 300 GHz. Κάτι τέτοιο, εμφανίζει εξίσου διάφορα προβλήματα, εφόσον τα σήματα αυτά είναι δυνατό να δεχτούν μεγάλες παρεμβολές από τα κτίρια, την κακοκαιρία, αλλά και την ανθρώπινη δραστηριότητα μεταξύ πομπού και δέκτη. Τέτοια προβλήματα, αναμένεται να επιλυθούν με τη χρήση κατευθυντικών κεραιών, οι οποίες στρέφονται σε πραγματικό χρόνο την ώρα ,που μπλοκάρονται τα σήματα.

Επόμενο και σημαντικότατο επίτευγμα θα αποτελέσει η τεχνολογία MIMO (Multiple in-Multiple-out). Πρακτικά, κάτι τέτοιο σημαίνει πως οι σταθμοί βάσης θα εξοπλιστούν με πολλαπλές κεραίες, που θα μεταδίδουν πολλά σήματα ταυτόχρονα, ενώ τέτοια κεραία θα μπορεί να έχει και μία συσκευή. Η τεχνολογία αυτή μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την αποτελεσματικότητα, με την οποία ένα δίκτυο μπορεί να

18

διαχειριστεί τις συχνότητές του. Σημαντικό ρόλο, στη διαμόρφωση των δικτύων του μέλλοντος θα παίξουν και οι ολοένα εξυπνότερες συσκευές. Επομένως, αντί τα σήματα να δρομολογούνται από τους σταθμούς βάσης, θα είναι εφικτό να δρομολογούνται και από τις ίδιες τις συσκευές.

Ακόμα, μία επαναστατική τεχνολογία θα είναι ότι θα δίνεται η δυνατότητα σε πλήθος συσκευών να επικοινωνούν μεταξύ τους, χωρίς να είναι απαραίτητο να χρησιμοποιούν το δίκτυο. Για παράδειγμα, ένα δίκτυο αισθητήρων μπορεί να έχει δεκάδες χιλιάδες συσκευές μετάδοσης δεδομένων θερμοκρασίας. Η μετάδοσή τους καθίσταται ευκολότερη αν τα δεδομένα αποσταλούν, χωρίς να παρεμβάλλεται ο σταθμός βάσης, κάτι το οποίο θα συμβεί με χρήση της νέας τεχνολογίας.

«Ο κόσμος μας βρίσκεται πια σε fast forward», στο πλαίσιο μίας «μόνιμης τεχνολογικής εξέλιξης», όπως τόνισε στις εξαγγελίες του ο Βρετανός πρωθυπουργός Ντέιβιντ Κάμερον από το βήμα της εμπορικής έκθεσης CeBit, στο Ανόβερο της Γερμανίας. Εκεί επικυρώθηκε και η σχετική συμφωνία μεταξύ Λονδίνου και Βερολίνου,για την ακρίβεια μεταξύ των πανεπιστημίων της Δρέσδης, του Σάρεϊ και του λονδρέζικου King’s College, η οποία ως στόχο της έχει να μην μείνουν πίσω τεχνολογικά οι δύο χώρες-μέλη της Ε.Ε. του ομίλου G8. «Είμαστε ενώπιον μίας νέας βιομηχανικής επανάστασης, της οποίας θέλω να ηγηθούν η Βρετανία και η Γερμανία», ανέφερε ο Κάμερον, υπερτονίζοντας όλα τα πλεονεκτήματα του 5G.

Η παράθεση των λόγων του βρετανού πρωθυπουργού καταδεικνύει ακριβώς την ανάγκη εγκατάλειψης των παλιότερων μέσων κινητών τηλεπικοινωνιών και της ανάπτυξης της 5G τεχνολογίας. Οι χρήστες των κινητών και άλλων σχετικών συσκευών, που έχουν πρόσβαση στο διαδίκτυο έχουν αυξηθεί ραγδαία τα τελευταία χρόνια και αναμένεται να αυξηθούν ακόμα περισσότερο μέσα στα επόμενα. Κάτι τέτοιο δημιουργεί την ανάγκη για την ανάπτυξη νέων δικτύων με μεγαλύτερο εύρος και χωρητικότητα, αλλά και με γρηγορότερες ταχύτητες αποστολής και λήψης δεδομένων. Επικοινωνία μεταξύ συσκευών, αλλά ακόμα και οχημάτων με έξυπνο τρόπο είναι πλέον γεγονός και γίνεται αντιληπτό ότι η ανάγκη για άμεση απόκριση των δικτύων είναι αυξημένη. Ακόμα, η εξοικείωση των χρηστών με τις νέες τεχνολογίες έχει οδηγήσει στην αύξηση των απαιτήσεών τους, κάτι το οποίο σημαίνει ότι επιδιώκουν πρόσβαση σε πλήθος νέων υπηρεσιών, με όσο το δυνατό μικρότερο κόστος. Επιπρόσθετα, μία βασική επιδίωξη των χρηστών, στις μέρες μας, είναι και η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, που θα οδηγήσει σε ανάπτυξη νέων τεχνολογιών από τους τεχνικούς όσον αφορά τα νέα δίκτυα και τα νέα κινητά τηλέφωνα. Συχνά, οι χρήστες πραγματοποιούν παράπονα για τα νέα μοντέλα κινητής τηλεφωνίας, αφού η έντονη χρήση διαδικτύου δεν ευνοεί τη μεγάλης διάρκειας αντοχή των συσκευών χωρίς τοποθέτηση στην πρίζα.

Επιπλέον, το 2020 δείχνει να είναι η χρονιά, όπου όλοι οι κατασκευαστές εκτιμούν ότι θα δούμε τις πρώτες υλοποιήσεις 5G. Η προσπάθεια, που ξεκινά η Ευρωπαϊκή Επιτροπή επιδιώκεται να στεφθεί με επιτυχία για να επανακτηθεί το χαμένο έδαφος στο πεδίο των τηλεπικοινωνιών, που χάθηκε, αφού δεν αναπτύχθηκαν εγκαίρως από τους Ευρωπαίους οι προηγούμενες τεχνολογίες. Η Κομισιόν κατανοώντας, ότι η

19

Ευρώπη έμεινε πίσω στο 4G με τους Αμερικανούς και τους Ασιάτες να έχουν πάρει πλέον ξεκάθαρο τεχνολογικό προβάδισμα, κυρίως σε επίπεδο υλοποιήσεων και ταχυτήτων σύνδεσης, θέλει να κάνει άλμα απευθείας στο 5G. Και το πλάνο περιλαμβάνει την επιτάχυνση της διαδικασίας διαμόρφωσης των προτύπων. Σαφέστατα, ο στόχος δεν είναι καθόλου εύκολος. Από την άλλη πλευρά, ο τρόπος με τον οποίο αρχίζουν να χρησιμοποιούν οι πολίτες, οι κρατικοί φορείς και οι επιχειρήσεις, τα ασύρματα δίκτυα και τις ψηφιακές τεχνολογίες δημιουργεί νέα μοντέλα χρήσης και ανάγκες, που πολύ δύσκολα θα είναι εφικτό να καλυφθούν από τα 4G δίκτυα ή ακόμη και από τα δίκτυα οπτικών ινών, που υλοποιούνται σε διάφορα σημεία του πλανήτη. Ένα κλασικό παράδειγμα είναι η όλο και αυξανόμενη απαίτηση για υψηλές ταχύτητες σύνδεσης λόγω της χρήσης του video πολύ υψηλής ευκρίνειας. Τα 100 Mbps, που θα προσφέρει σε 1-2 χρόνια το 4G δεν θα είναι αρκετά, ούτε καν τα 200 Mbps των δικτύων οπτικών ινών. Το 1 Gbps είναι το ελάχιστο όριο, που θα απαιτείται και δεν είναι τυχαίο ότι σε εταιρικά περιβάλλοντα γίνεται λόγος για συνδέσεις 10 Gbps με το 5G. Πρόκειται για ταχύτητα 200 φορές υψηλότερη από τα 50 Mbps, που προσφέρεται αυτή τη στιγμή από το VDSL. Οι υπερβολικά υψηλές ταχύτητες, όμως, δεν είναι το μόνο ζητούμενο. Η απαίτηση των καταναλωτών να απολαμβάνουν κορυφαία εμπειρία ακόμη και όταν βρίσκονται σε έναν χώρο, όπως ένα ποδοσφαιρικό γήπεδο όπου λειτουργούν ταυτόχρονα δεκάδες χιλιάδες έξυπνα τηλέφωνα και άλλες «έξυπνες» συσκευές, απαιτεί νέες αρχιτεκτονικές δικτύων προκειμένου να ικανοποιηθεί. Αν προσθέσουμε σε αυτό και το γεγονός ότι σταδιακά θα είναι δικτυωμένο οτιδήποτε μπορεί να φανταστεί κανείς (από πλυντήρια και πόρτες μέχρι αυτοκίνητα και φανάρια) είναι προφανές ότι οι ανάγκες είναι τεράστιες. Όλοι οι αυτοί οι λόγοι, ενισχύουν την ανάγκη για την εξέλιξη, την ανάπτυξη και τη λειτουργία των τεχνολογιών 5G.

20

3.2. Σύγκριση 5G και 4G τεχνολογιών

Εικόνα 3.2: Σύγκριση των κινητών δικτύων επικοινωνιών. Με το πέρασμα των ετών παρατηρείται σταδιακή αύξηση των ταχυτήτων για τα κινητά δίκτυα επικοινωνιών των επόμενων γενεών. Η πρόβλεψη για τα πέμπτης γενιάς δίκτυα διαφαίνεται με κόκκινο χρώμα και δείχνει μία αυξανόμενη ταχύτητα, που συγκριτικά με αυτές των προηγούμενων τεχνολογιών είναι τεράστια.

Είναι σημαντικό να συγκριθούν τα 4G και 5G δίκτυα, Ο όγκος της κίνησης στο δίκτυο αυξάνεται εκρηκτικά και η αύξηση των χρηστών των ασύρματων δικτύων δημιουργεί περισσότερες διακοπές στη ζώνη συχνοτήτων. Το 5G θα χρησιμοποιεί τη ζώνη συχνοτήτων των 5 GHz, που έχει λιγότερο συνωστισμό για λιγότερες παρεμβολές. Οι χρήστες θα χρησιμοποιούν περισσότερες εφαρμογές, που θα δημιουργούν παράσιτα στο εύρος ζώνης συχνοτήτων, υπηρεσίες συγχρονισμού ραδιοδιεπαφής, βίντεο HD, διαδικτυακές συσκέψεις, εφαρμογές κοινωνικής δικτύωσης, online ροή ραδιοφώνου κ.λ.π. Αυτά καταναλώνουν περισσότερη χωρητικότητα από ποτέ άλλοτε.

Εικόνα 3.3: Η απεικόνιση με κινούμενα σχέδια των συγκριτικών ταχυτήτων μεταξύ των δύο τελευταίων τεχνολογιών των δικτύων

21

Θα είναι ταχύτερο και θα έχει μεγαλύτερο εύρος από το ασύρματο 4G. Με το 5G θα είναι δυνατό να είναι γρηγορότερη η ροή βίντεο, να υπάρχουν λιγότερες νεκρές ζώνες και να ακούγονται οι διάλογοι με πιο καθαρό ήχο. Η πλήρης ταχύτητα και τα πλεονεκτήματα του 5G απαιτούν δρομολογητή οικιακού δικτύου, που υποστηρίζει το 5G.

Το 5G θα λειτουργεί στη ζώνη των 5 GHz. Η ζώνη της συχνότητας των 2,4 GHz παρουσιάζει ολοένα μεγαλύτερη πολυκοσμία, καθώς, χρησιμοποιείται από πληθώρα συσκευών σε κάθε σπίτι ή γραφείο.

Το 5G θα έχει λιγότερες παρεμβολές. Οι κλήσεις δεν θα ανταγωνίζονται άλλους επαναθέτες σήματος. Η ζώνη των 5 GHz έχει σημαντικά περισσότερο χώρο για τη μετάδοση δεδομένων. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα χρήση υψηλότερης ποιότητας, που ουσιαστικά εξαλείφει τις κακές συνδέσεις. Το 5G αφαιρεί τα νεκρά σημεία, έτσι ώστε να είναι δυνατό να χρησιμοποιείται το τηλέφωνο σε περιοχές του δικτύου, όπου δεν είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί ως τώρα.

Η ροή βίντεο απαιτεί πολύ μεγάλο εύρος ζώνης συχνοτήτων. Γι' αυτό, η παρακολούθηση βίντεο στα σημερινά ασύρματα δίκτυα μπορεί να δημιουργεί προβλήματα. Τα παγώματα της εικόνας σημειώνονται, επειδή το ασύρματο δίκτυο μπορεί να μην είναι δυνατό να μεταδώσει με ακρίβεια. Το 5G μειώνει τις προβληματικές εικόνες κατά την αποθήκευση βίντεο στην προσωρινή μνήμη buffer.

Το 5G θα επιταχύνει σημαντικά τον χρόνο, που απαιτείται για τη μεταφορά αρχείων και τον συγχρονισμό δεδομένων. Η δημιουργία αντιγράφου ασφαλείας κινητών συσκευών είναι επίσης ταχύτερη. Από ημερολόγια, κείμενα, φωτογραφίες και βίντεο έως εφαρμογές κι επαφές, η δημιουργία αντιγράφου ασφαλείας δεδομένων θα είναι πλέον θέμα δευτερολέπτων. Παρά το γεγονός ότι η νέα τεχνολογία αναμένεται να είναι έως και 1000 φορές γρηγορότερη από τον προκάτοχό της, δηλαδή την τέταρτη γενιά και πολλές τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη από τις προγενέστερες γενιές όπως 1,2 και 3 το κόστος της υποδομής για την ανάπτυξη και χρήση της τεχνολογίας αυτής αναμένεται να κυμανθεί περίπου στα 1.5 δισεκατομμύρια δολάρια για τη χώρα της Νότιας Κορέας. Άρα, συμπεραίνεται ότι και για τις υπόλοιπες χώρες του κόσμου ανάλογα με το μέγεθός τους και την πληθυσμιακή κάλυψη, που επιδιώκουν να πετύχουν, τα κόστη θα κυμαίνονται σε τέτοιου είδους μεγάλα ποσά, που είναι δύσκολο να βρεθούν και να δαπανηθούν στην περίοδο αυτή, που η οικονομική κρίση μαστίζει μεγάλο μέρος του αναπτυγμένου κόσμου.

22

3.3 Ορισμός-χαρακτηριστικά 5G

Εικόνα 3.4: Αντικατάσταση στα νέα κινητά της τεχνολογίας 4G με τη 5G

Τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας πέμπτης γενιάς ή ασύρματα συστήματα πέμπτης γενιάς ή (5G) αποτελούν την επόμενη και επερχόμενη σημαντική φάση στην εξέλιξη της κινητής τεχνολογίας. Είναι γνωστό ότι θα περιλαμβάνουν πρότυπα τηλεφωνίας πολύ αυστηρότερα αυτών, που ήδη ισχύουν για τα 4G και επίσης, οι τεχνολογίες για τις κινητές επικοινωνίες αναμένονται μετά το 2020. Σε κανένα επίσημο έγγραφο δεν υπάρχουν δημοσιευμένες επίσημες πληροφορίες σε ό,τι αφορά τις προδιαγραφές του νέου αυτού τύπου επικοινωνίας, αλλά ούτε και έχουν γνωστοποιηθεί ως τώρα τα βασικά πρωτόκολλα, που θα διέπουν τη λειτουργία τους. Αφού χρειάζεται πρώτα μελέτη και ανάπτυξή των προτύπων και των δικτυακών πρωτοκόλλων, έτσι ώστε να είναι διαθέσιμα για χρήση και εφαρμογή στις νέες συσκευές. Τα ενημερωμένα αυτά πρότυπα, τα οποία εξετάζονται παρέχουν νέες δυνατότητες για τις ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες 4G.

Τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά της νέας αυτής τεχνολογίας θα είναι:

Μαζικά MIMO συστήματα (επίσης, γνωστά ως μεγάλης κλίμακας συστήματα κεραίας , Very Large MIMO ) παρέχουν επιπλέον κεραίες, ώστε να συμβάλουν στην αύξηση της απόδοσης και της εκπεμπόμενη ενέργεια. Άλλα σοβαρά οφέλη, των μαζικών MIMO περιλαμβάνουν την εκτεταμένη χρήση των φθηνών εξαρτημάτων χαμηλής ισχύος , τη μείωση του διαστήματος , την απλοποίηση του ελέγχου πρόσβασης μέσου (MAC) , και την ευρωστία της εσκεμμένης παρεμβολής. Η αναμενόμενη απόδοση εξαρτάται από το περιβάλλον διάδοσης, που παρέχει ασυμπτωτικά ορθογώνια κανάλια για τους τερματικούς σταθμούς, αλλά μέχρι στιγμής πειράματα δεν έχουν αποκαλύψει τυχόν περιορισμούς στον τομέα αυτό. Ενώ, τα μαζικά MIMO ακυρώνουν τα ήδη υπάρχοντα προβλήματα σε αντίθεση, όμως, αποκαλύπτουν εντελώς νέα, που χρειάζονται επίλυση άμεσα, όπως η πρόκληση, που τίθενται ώστε να χρησιμοποιούνται πολύ χαμηλού κόστους εξαρτήματα χαμηλής ακρίβειας, που συνεργάζονται αποτελεσματικά, η απόκτηση και ο συγχρονισμός των πρόσφατα ενταγμένων τερματικών σταθμών , η εκμετάλλευση των επιπλέον βαθμών ελευθερίας, που παρέχεται από τις επιπλέον υπηρεσίες κεραίας , η μείωση της εσωτερικής κατανάλωσης ρεύματος (για να επιτευχθεί συνολική μείωση της ενεργειακής

23

απόδοσης) , καθώς και η εξεύρεση νέων σεναρίων ανάπτυξης. Κρίσιμο θα είναι, επίσης, να υποστηριχτούν αποτελεσματικά οι συσκευές, για να μπορέσει να λειτουργήσει το διαδίκτυο με αρκετά μεγαλύτερο πλήθος συνδεδεμένων συσκευών, καθώς και πλήθος νέων εφαρμογών, όπως για παράδειγμα, η αποστολή κρίσιμων σημείων ελέγχου ή η ασφάλεια της κυκλοφορίας, που οδηγεί σε μειωμένη καθυστέρηση και υψηλή αξιοπιστία.

Διάχυτη χρήση των δικτύων, που μπορεί ή όχι να παρέχουν πρόσβαση στο διαδίκτυο, όπως για παράδειγμα τα ασύρματα δίκτυα αισθητήρων και η πανταχού παρούσα υπολογιστική. Ο εκάστοτε χρήστης θα μπορεί ταυτόχρονα να συνδεθεί με διάφορες τεχνολογίες ασύρματης πρόσβασης και αδιάλειπτη εναλλαγή μεταξύ τους. Αυτές οι τεχνολογίες πρόσβασης μπορεί να είναι κάποιες από τις 2.5G , 3G , 4G , ή κινητά δίκτυα 5G , Wi - Fi , WPAN , ή οποιαδήποτε άλλη μελλοντική τεχνολογία πρόσβασης. Στην 5G τεχνολογία η έννοια της συνεχούς εναλλαγής, μπορεί να αναπτυχθεί περαιτέρω σε πολλαπλές διαδρομές για ταυτόχρονη μεταφορά δεδομένων, που θα εξασφαλίσει πολλαπλάσια ταχύτητα της σημερινής.

Ένα σημαντικό ζήτημα σε συστήματα πέραν του 4G είναι να καθίστανται διαθέσιμα τα υψηλά ποσοστά δυαδικών ψηφίων σε ένα μεγαλύτερο τμήμα του κυττάρου, ειδικά, για τους χρήστες σε μια δημόσια θέση εκτεθειμένη μεταξύ πολλών σταθμών βάσης.

Η τεχνολογία smart-radio επιτρέπει σε διαφορετικές ραδιοτεχνολογίες να μοιράζονται με τον ίδιο αποτελεσματικό τρόπο το φάσμα από την εύρεση αχρησιμοποίητου φάσματος και την προσαρμογή του συστήματος μετάδοσης με τις απαιτήσεις των τεχνολογιών, που σήμερα μοιράζονται το φάσμα.

Τα δυναμικά Adhoc Ασύρματα Δίκτυα ( DAWN ) είναι στην ουσία ταυτόσημα με το κινητό δίκτυο ad hoc ( MANET ) και το ασύρματο δίκτυο πλέγματος ( WMN ) ή τα ασύρματα δίκτυα, που συνδυάζονται με έξυπνες κεραίες σύμφωνα με τη συνεργατική ποικιλομορφία και την ευέλικτη διαμόρφωση.

Η διαίρεση συχνότητας Vandermonde - υπόχωρος πολυπλεξίας ( VFDM ) είναι ένα σχήμα διαμόρφωσης για να επιτραπεί η συνύπαρξη των μακρο - κυττάρων και μικρών ραδιοκυττάρων σε ένα δίκτυο δύο επιπέδων LTE/4G.

Το IPv6 πρωτόκολλο διευθύνσεων, όπου εκχωρείται μια διεύθυνση κινητής IP ανάλογα με τη θέση και τις συνδεδεμένες διευθύνσεις στο δίκτυο.

Li - Fi είναι μία βαλίτσα φωτός και Wi - Fi είναι ένα τεράστιο MIMO ορατό δίκτυο επικοινωνίας φωτός, έτσι ώστε να εφαρμοστεί σε 5G. Το Li - Fi χρησιμοποιεί διόδους εκπομπής φωτός για τη μετάδοση δεδομένων και όχι τα ραδιοκύματα, όπως το Wi – Fi.

Ο ασύρματος παγκόσμιος ιστός (Wireless World Wide Web-WWWW ) ,είναι ένας ολοκληρωμένος τρόπος βασισμένος στην ασύρματη εφαρμογή του δικτύου, που περιλαμβάνει πλήρη δυναμικότητα των πολυμέσων με ταχύτητες μεγαλύτερες από αυτές του 4G.

24

25

3.4 Προκλήσεις

Εικόνα 3.5: εδραίωση των τηλεπικοινωνιών πέμπτης γενιάς στον κόσμο

Οι προκλήσεις, που διέπουν την υλοποίηση του 5G είναι αυξημένες, αφού οι μεγαλύτεροι και σημαντικότεροι οργανισμοί θέτουν σημαντικά στοιχήματα και πρέπει να ξεπεράσουν τα σημερινά όρια της κινητής τηλεπικοινωνίας. Σε πολλά τμήματα έρευνας και ανάπτυξης, βρίσκονται σήμερα, μια σειρά ασύρματων τεχνολογιών μετάδοσης δεδομένων, που θα πραγματοποιήσουν τα δίκτυα κινητής τηλεφωνίας πέμπτης γενιάς, κύριο συστατικό της δικτυωμένης κοινωνίας του, όχι και τόσο μακρινού, μέλλοντος. Οι απαιτήσεις, που έχει θέση η Ευρωπαϊκή Επιτροπή για τα δίκτυα 5G είναι εξαιρετικά υψηλές και συγκεκριμένα:

Πολλές φορές μεγαλύτερος όγκος δεδομένων ανά περιοχή, καθώς οι διαχειριστές των δικτύων θα κληθούν να εξυπηρετούν πολύ περισσότερους χρήστες ταυτόχρονα.

10 έως και 100 φορές μεγαλύτερος αριθμός διασυνδεδεμένων συσκευών, όπως αυτοκίνητα, ψυγεία, οικιακές ηλεκτρικές συσκευές, ακόμα και το σύστημα ύδρευσης, εξοπλισμένα με αισθητήρες, που καταγράφουν την τρέχουσα κατάσταση της λειτουργίας τους. Στα δίκτυα 5G θα κυκλοφορεί πολύ μεγαλύτερος όγκος δεδομένων, συγκριτικά με τα σημερινά (2,6GB κίνηση σήμερα από βίντεο, σύμφωνα με το τρέχον Mobility Report της Ericsson). H E.E. έχει θέσει την απαίτηση για 10 έως και 100 φορές μεγαλύτερη κίνηση στις ραδιοσυχνότητες.

Προδιαγραφές έχουν τεθεί και για την αυτονομία των δικτυωμένων συσκευών: 10 φορές μεγαλύτερη αυτονομία για μια ενεργειακά λιτοδίαιτη επικοινωνία από συσκευή σε συσκευή (δηλαδή, νέες συσκευές με πολύ μεγαλύτερη αυτονομία, και δυνατότητα επικοινωνίας με μικρή κατανάλωση ενέργειας, σε αντίθεση με τις τρέχουσες τεχνολογίες σήμερα, που στραγγίζουν την μπαταρία για να επικοινωνήσουν).

Οι εφαρμογές, που έρχονται εκτιμάται ότι, θα απαιτούν πολύ μικρότερη καθυστέρηση (latency), δηλαδή ο χρόνος αναμονής για απόκριση στη σύνδεση πρέπει να μειωθεί πέντε φορές, σύμφωνα με την επιτροπή, για να τρέχουν απρόσκοπτα εφαρμογές, όπως τα παιχνίδια ή η αναπαραγωγή βίντεο σε πραγματικό χρόνο.

Για να γίνουν όλα αυτά εφικτά, διάφορα δίκτυα, όπως για παράδειγμα τα εξής: British Telecom, Deutsche Telecom, France Telecom/Orange, Telecom Italia, Telefonica, Portugal Telecom και εταιρείες κατασκευής εξοπλισμού και διαχείρισης

26

δικτύων, όπως οι Ericsson, Alcatel-Lucent, Nokia Siemens Networks, Thales Communications, αλλά και εταιρείες ανάπτυξης λογισμικού (SAP) και κατασκευαστές αυτοκινήτων (BMW) συμμετέχουν στην προσπάθεια ανάπτυξης των ευρωπαϊκών δικτύων 5G.

Μια από τις τεχνολογίες, που τελεί υπό ανάπτυξη είναι η λεγόμενη επικοινωνία Multi-Hop, που επιτρέπει σε μια συσκευή να επικοινωνεί με το δίκτυο, αξιοποιώντας την καλύτερη σύνδεση, που προέρχεται από μία άλλη συσκευή, η οποία π.χ. βρίσκεται πιο κοντά στον σταθμό βάσης. Το μοντέλο θυμίζει τον τρόπο αναδιανομής δυαδικών ψηφίων του BitTorrent, αλλά η διαφορά εδώ είναι ότι, για να γίνει αυτή η εναλλαγή-άλμα από συσκευή σε συσκευή-, τίποτα δεν είναι κρυφό, για να χρησιμοποιηθεί ως κόμβος μια συσκευή απαιτείται να γνωρίζει, ποια άλλη από αυτές θέλει να τη χρησιμοποιήσει. Η επικοινωνία Multi-hop δεν είναι έτοιμη ακόμα.

Σύμφωνα, με τα ανωτέρω γίνεται αντιληπτό ότι όσον αφορά την εν λόγω τεχνολογία υπάρχει ο σοβαρός κίνδυνος, να μην καταφέρει να ικανοποιήσει τις προϋποθέσεις και τις απαιτήσεις, οι οποίες έχουν τεθεί. Αρχικά, είναι πιθανό να καθυστερήσει περισσότερο από το έτος 2020, όπου έχει σκιαγραφηθεί η ολοκλήρωση του εν λόγω προτύπου επικοινωνίας. Είναι εύλογο ότι η ανάπτυξη προτύπων δεν είναι μία εύκολη διαδικασία και εφόσον, με το εν λόγω θέμα ασχολούνται πλήθος τομέων, εργαστήρια και πανεπιστήμια υπάρχει το ενδεχόμενο να καθυστερήσει λόγω των ασυμφωνιών, που μπορεί να προκύψουν μεταξύ των διάφορων φορέων και ακόμα, λόγω της συμμόρφωσης με τα αυστηρά πρότυπα, που τίθενται. Δεύτερον, είναι πολύ σημαντικό να επιτευχθούν αυτού του μεγέθους οι ταχύτητες, αφού είναι αρκετά μεγάλου μεγέθους και συνεπώς δύσκολο να υλοποιηθούν. Επιπλέον, ένα σημαντικό θέμα, που ανακύπτει είναι το ότι απαιτείται χαμηλή κατανάλωση ενέργειας στις νέες συσκευές, εφόσον, η μεγάλη δυσαρέσκεια των σύγχρονων χρηστών έγκειται στο ότι, ενώ η χρήση των κινητών συσκευών είναι ικανοποιητική, παρόλα αυτά, χρειάζονται πολύ συχνά εισαγωγή στην πρίζα για την επαναφόρτιση της μπαταρίας. Κάτι το οποίο γίνεται όλο και πιο δύσκολο, αφού προσθέτοντας στις νέες συσκευές νέους, γρήγορους και πιο εξελιγμένους επεξεργαστές καταναλώνονται μεγάλα ποσοστά ενέργειας. Εν συνεχεία, γίνεται κατανοητό ότι η αύξηση της ταχύτητας οδηγεί σε ζήτηση πιο εξελιγμένων συσκευών, που πιθανότατα αυξάνει το κόστος τους. Επιπρόσθετα, αυξάνοντας την ταχύτητα διάδοσης της πληροφορίας ανεβαίνει και το κόστος ανηγμένου δυαδικού ψηφίου, συνεπώς αυξάνεται και το κόστος της υπηρεσίας. Τελικά, προκύπτει το ερώτημα αν θα είναι η νέα τεχνολογία προσβάσιμη σε μεγάλο πλήθος των πολιτών, με κόστος σε ανεκτά επίπεδα και ακόμα, αν οι χρήστες θα έχουν τη δυνατότητα να προμηθευτούν τις νέες συσκευές.

27

3.5 Έργα σχετικά με 5G

Εικόνα 3.6: Πρωτόκολλο 802.11ac, που θα συντελέσει στην εδραίωση της 5G τεχνολογίας

Η νέα τεχνολογία 5G είναι πολύ σημαντική για την παγκόσμια υπολογιστική, αφού μία σειρά έργων έχει ανακοινωθεί για την έρευνα και τη δημιουργία των κινητών επικοινωνιών πέμπτης γενιάς. Τα σημαντικότερα έργα είναι τα πιο κάτω:

Το 2008 δημιουργήθηκε το πρόγραμμα «5G συστήματα κινητών επικοινωνιών με βάση δέσμης πολλαπλής πρόσβασης με διαίρεση» σε συνεργασία με την ομάδα Ε & Α της Νότιας Κορέας.

Στην Ευρώπη , το 2008 ο Neelie Kroes , επίτροπος της Ευρωπαϊκής Ένωσης, διέταξε την δημιουργία κονδυλίου € 50.000.000 για την έρευνα της σύγχρονης τεχνολογίας, με σκοπό να παραδοθούν κινητά δίκτυα τεχνολογίας 5G το 2020. Ειδικότερα, η Μetis project 2020 δημιουργήθηκε από μία εταιρεία κατασκευής αυτοκινήτων και πολλές εταιρείες τηλεπικοινωνιών και στοχεύει να επιτευχθεί παγκόσμια συναίνεση, σχετικά με το μέλλον στο παγκόσμιο σύστημα κινητών και ασύρματων επικοινωνιών. Στη Metis, ο βασικός στόχος είναι να παραχθεί ένα ενιαίο σύστημα, που υποστηρίζει ακόμα και χίλιες φορές υψηλότερη φασματική απόδοση των κινητών επικοινωνιών σε σύγκριση με τις τρέχουσες υλοποιήσεις LTE, ενώ αντικειμενικός του στόχος παραμένει η εξασφάλιση της έγκαιρης παγκόσμιας συναίνεσης σχετικά με αυτά τα συστήματα. Με άλλα λόγια, αναμένεται να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στη συναίνεση μεταξύ όλων των ενδιαφερόμενων μερών, αρκετά πριν από τις παγκόσμιες δραστηριότητες τυποποίησης του προτύπου. Τελικά, την 1η Νοεμβρίου 2012, το σχέδιο της ΕΕ «κινητών και ασύρματων επικοινωνιών για την κοινωνία είκοσι - είκοσι πληροφορίας» (Metis) ξεκίνησε τη δράση του προς τη δημιουργία της 5G.

Στις 8 Οκτωβρίου 2012, το Πανεπιστήμιο του Ηνωμένου Βασιλείου του Surrey εξασφάλισε 35 εκατομμύρια λίρες, για το νέο ερευνητικό κέντρο 5G ,η κοινή χρηματοδότηση πραγματοποιήθηκε μεταξύ του ταμείου της βρετανικής κυβέρνησης Επενδύσεων (UKRPIF) και μιας κοινοπραξίας των βασικών διεθνών φορέων εκμετάλλευσης κινητής τηλεφωνίας και παρόχων - συμπεριλαμβανομένης της υποδομής Huawei , Samsung , Telefonica Europe ,

28

Fujitsu Laboratories Europe , Rohde & Schwarz και Aircom Διεθνή. Έτσι, θα προσφερθούν εγκαταστάσεις δοκιμών σε φορείς εκμετάλλευσης κινητών, οι οποίοι θα είναι πρόθυμοι να αναπτύξουν πρότυπο κινητών επικοινωνιών, που θα χρησιμοποιεί λιγότερη ενέργεια και μικρότερο ραδιοφάσμα , ενώ παράλληλα θα παρέχει ταχύτητα μεγαλύτερη από τις σημερινές ταχύτητες 4G , ενώ αναμένεται να ολοκληρωθεί το έργο μέσα στην επόμενη δεκαετία.

Επιπλέον, το 2013 ξεκίνησε ένα άλλο σημαντικό έργο, που ονομάζεται 5GrEEn και το οποίο συνδέεται άρρηκτα με αυτό της Μetis, ενώ δίνεται ιδιαίτερη έμφαση το νέο δίκτυο, το οποίο θα σχεδιαστεί να είναι πράσινο. Το τελευταίο επιδιώκει να αναπτύξει κατευθυντήριες γραμμές, έτσι ώστε η σύγχρονη τεχνολογία να στηρίζεται στις αρχές της ενεργειακής απόδοσης, της βιωσιμότητα και της οικονομίας.

Ακόμα, το Φεβρουάριο του 2013, η ITU - R Ομάδα 5D ( 5D WP ) ξεκίνησε μελέτη σε δύο αντικείμενα σπουδών :

o Μελέτη για IMT όραμα από το 2020 και εξής , και o Μελέτη σχετικά με τις μελλοντικές τάσεις της τεχνολογίας για επίγεια

συστήματα IMT .

Και οι δύο τομείς μελέτης στοχεύουν, στο να παρέχουν μια καλύτερη κατανόηση των μελλοντικών τεχνικών πτυχών των κινητών επικοινωνιών προς τον ορισμό της επόμενης γενιάς κινητών.

Επίσης, στις 12 Μαΐου 2013, η Samsung Electronics δήλωσε ότι έχει αναπτύξει το πρώτο 5G σύστημα στον κόσμο. Η βασική τεχνολογία έχει μέγιστη ταχύτητα δεκάδων Gbps. Κατά τη δοκιμή, η μεταφορά ταχυτήτων για το 5G δίκτυο στέλνει δεδομένα σε 1.056 Gbps σε μια απόσταση μέχρι 2 χιλιόμετρα με τη χρήση ενός 8*8 MIMO συστήματος.

Επιπρόσθετα, τον Ιούλιο του 2013, η Ινδία και το Ισραήλ συμφώνησαν να εργαστούν από κοινού για την ανάπτυξη της τεχνολογίας των τηλεπικοινωνιών πέμπτης γενιάς (5G).

Στις 6 Νοεμβρίου 2013, η Huawei ανακοίνωσε τα σχέδιά της να επενδύσει τουλάχιστον 600 εκατομμύρια δολάρια για την επόμενη γενιά δικτύων 5G ικανή να αναπτύξει ταχύτητα 100 φορές πιο γρήγορη από ό, τι τα σύγχρονα δίκτυα LTE.

Ένα από τα σημαντικότερα, που αξίζει να συζητηθούν περαιτέρω, αφού κατέχει πρωταρχικό ρόλο στην έρευνα για την πέμπτη γενιά είναι το PPP (Public–Private Partnership). Η αρχή της συζήτησης για τα νέα δίκτυα επικοινωνιών, με προσανατολισμό στο PPP έγινε τον Ιούλιο του 2012. Τότε, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή κάλεσε την ευρωπαϊκή βιομηχανία σε μια συζήτηση με θέμα τον προσανατολισμό προκειμένου να προσδιοριστεί η πιο πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση της νέας πρωτοβουλίας. Η Εβδομάδα Ανταγωνιστικότητας διοργανώθηκε από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή το Σεπτέμβριο του 2012, το γεγονός αυτό υπήρξε , επίσης, ένα σημαντικό ορόσημο για τη συζήτηση των ερευνητικών προτεραιοτήτων για την

29

Ευρώπη στο πλαίσιο της H2020 . Η πραγματική ανάπτυξη της επίσημης πρότασης, όμως, ξεκίνησε τον Ιανουάριο του 2013 . Η πρόκληση, που τέθηκε για τη μελέτη και τη δημιουργία της γενιάς 5G, ήταν η αφετηρία για μια ομάδα των εταιρειών του κλάδου και των σημαντικότερων κέντρων της ευρωπαϊκής Ε & Α για την ανάπτυξη μιας πρότασης για την 5G υποδομή, τονίζοντας σαφώς, ότι το πρόγραμμα καλύπτει πολλά περισσότερα θέματα από μια νέα γενιά ασύρματων τηλεπικοινωνιών.

Η πρόταση για τις 5G υποδομές, που εκπονήθηκε από τον όμιλο κατά το πρώτο εξάμηνο του 2013 και υποβλήθηκε προς την Ευρωπαϊκή Επιτροπή τον Ιούνιο του 2013 , ακολούθησε με μια βελτιωμένη έκδοση , τον Σεπτέμβριο του 2013. Τα βασικά τμήματα, τα οποία διακρίνονται στο συγκεκριμένο πρόγραμμα είναι το εξής:

Συνολικά μακροπρόθεσμο όραμα των στρατηγικών και των ειδικών στόχων του PPP (τμήμα 1 ) ,

Η έρευνα και η καινοτομία της στρατηγικής , ιδίως στο πεδίο εφαρμογής της Ε & Α και της καινοτομίας προκλήσεων (τμήμα 2 )

Αναμενόμενες επιπτώσεις ( τμήμα 3 ) , Η διακυβέρνηση του προγράμματος (τμήμα 4 ) .

Το τεχνικό μέρος της πρότασης , η οποία αντιστοιχεί σε ένα πρόγραμμα έρευνας και καινοτομίας υψηλού επιπέδου, δημοσιεύθηκε στο διαδίκτυο. Σε αυτή, συνοψίστηκαν τα σημαντικότερα έργα στην ιστοσελίδα, στις 10 Μαΐου 2013, και διεξάχθηκε η συνέλευσης του «μελλοντικού ίντερνετ» το 2013 στο Δουβλίνο. Αυτή η διαβούλευση ολοκληρώθηκε στις 27 Μαΐου 2013. Η επεξεργασία των σχολίων έχει οργανωθεί από τον πρόεδρο της ομάδας εμπειρογνωμόνων του διαδικτύου. Το πρόγραμμα αναμένεται να προσφέρει λύσεις, αρχιτεκτονικές, τεχνολογίες και πρότυπα για την πανταχού παρούσα 5G υποδομή επικοινωνιών της επόμενης δεκαετίας. Οι ακόλουθες βασικές προκλήσεις υψηλού επιπέδου ορίστηκαν πως θα παρέχονται από το πρότυπο και περιλαμβάνουν :

Ικανότητα παροχής 1000 φορές μεγαλύτερη της ασύρματης περιοχής και πιο ποικίλες δυνατότητες των υπηρεσιών, σε σύγκριση με το 2010.

Εξοικονόμηση έως και 90 % της ενέργειας, ανά παρεχόμενη υπηρεσία . Η κύρια έμφαση πρέπει να δοθεί στα δίκτυα κινητής επικοινωνίας, όπου κυριαρχεί η κατανάλωση ενέργειας, η οποία προέρχεται από το δίκτυο ασύρματης πρόσβασης.

Η μείωση του μέσου όρου του χρονικού κύκλου της υπηρεσίας μεταβάλλεται από 90 ώρες σε 90 λεπτά.

Δημιουργία ενός ασφαλούς και αξιόπιστου Internet για την παροχή κάθε είδους υπηρεσιών.

Διευκόλυνση πολύ πυκνών αναπτύξεων ασύρματων ζεύξεων επικοινωνίας, για τη σύνδεση πάνω από 7 τρισεκατομμύρια ασύρματες συσκευές, που είναι δυνατό να εξυπηρετήσουν πάνω από 7 δισεκατομμύρια ανθρώπους.

Ενεργοποίηση προηγμένης ελέγχου για την προστασία της ιδιωτικής ζωής.

30

Η εν λόγω μελέτη είναι συμπληρωματική και αφορά το μέλλον του διαδικτύου , το οποίο προχωρά σε μία πλατφόρμα εφαρμογών και υπηρεσιών και ενισχύει τις ήδη υψηλές απαιτήσεις για τη βελτίωση της υποδομής. Η ανάγκη για την προώθηση των δικτύων θα πρέπει να αντιμετωπιστεί, π.χ. εξασφαλίζοντας τη βέλτιστη εμπειρία του χρήστη, κάτι το οποίο θα πραγματοποιηθεί κυρίως από την ευρωπαϊκή ηγεσία. Με βάση τα δεδομένα από την πρόταση του ομίλου και τις πολύτιμες εισροές από την ανοιχτή διαβούλευση, που διεξάχθηκε, η πρώτη έκδοση της πρότασης, υποβλήθηκε στον αντιπρόεδρο της Ευρωπαϊκής Επιτροπής Neelie Kroes στις 20 Ιουνίου του 2013. Η τελική έκδοση, που υποβλήθηκε τον Σεπτέμβριο του 2013, λήφθηκε με βάση την ανατροφοδότηση, που αποφασίστηκε από την επίσημη διαδικασία αναθεώρησης. Η πρόταση, που προσφέρεται για τη δημιουργία μίας ένωσης του κλάδου, χρησιμοποιώντας τα εκλεγμένα μέλη του νέου δικτύου έργων και ένας μικρός αριθμός των εταιρειών, που θα κινηθεί προς την κατεύθυνση αυτή. Ο Σύνδεσμος Υποδομών 5G καταχωρήθηκε με διάταγμα του βασιλιά του Βελγίου στις 15 Δεκεμβρίου 2013. Προκειμένου να επιταχυνθεί η διαδικασία για την εγγραφή πέντε ιδρυτικά μέλη, δηλαδή η Alcatel - Lucent ,η Ericsson ,η NSN , η Orange και η SES, καθοδήγησαν αυτή τη διαδικασία, προκειμένου να εκπληρωθούν οι ελάχιστες νομικές απαιτήσεις, σχετικά με τις ενώσεις στο Βέλγιο. Λίγο μετά τη δημιουργία των εντύπων για την ένταξη της στην εν λόγω ένωση, εκλέχθηκαν μέλη για το διοικητικό συμβουλίο της διεύθυνσης. Το άρθρο 25 της Ευρωπαϊκής Επιτροπής , που αφορά στον κανονισμό του ευρωπαϊκού κοινοβουλίου και του συμβουλίου, για τη θέσπιση προγράμματος με ορίζοντα το 2020, περιγράφει τους όρους και τις προϋποθέσεις για τις πράξεις αυτές, ενώ η προσέγγιση χρησιμοποιείται και από το 5G PPP.

Στις 17 Δεκεμβρίου 2013, η Ευρωπαϊκή Επιτροπή υπέγραψε τη σύμβαση ρύθμισης για το PPP με τους εκπροσώπους της ένωσης υποδομών για το 5G, η οποία περιγράφει την αμοιβαία δέσμευση των δύο μερών για την εταιρική σχέση όσον αφορά τις φιλοδοξίες υψηλού επιπέδου, τους βασικούς δείκτες απόδοσης και τον προβλεπόμενο και προσυπολογιζόμενο κονδύλιο για την οικονομική περίοδο 2014 έως 2020. Εφόσον, λοιπόν, η πρόταση έχει υποβληθεί και εγκριθεί μέσα στο έτος 2013 αναμένεται ότι θα ξεκινήσει η ανάπτυξη και η μελέτη μέσα στο 2014, έτσι ώστε να υπάρξει συνέπεια μεταξύ των δεσμεύσεων για τη νέα μορφή κινητής επικοινωνίας, που προβλέπει ότι θα είναι σε κυκλοφορία και ευρεία χρήση το 2020. Από την άλλη μεριά, για την Ευρώπη θεωρείται εξίσου σημαντικό να κερδίσει το χαμένο έδαφος, που άλλες χώρες έχουν πραγματοποιήσει και καταφέρει με τις προηγούμενες γενιές τηλεπικοινωνιών. Η απάντηση αν θα επιτευχθεί ο ευρωπαϊκός στόχος θα έρθει τα επόμενα χρόνια.

31

3.6 Υπηρεσίες 5G

Εικόνα 3.7: Οι επικρατούσες αντιλήψεις και ιδέες για τα κινητά δίκτυα πέμπτης γενιάς 5G εξαίρουν τη σημασία του να είναι πράσινη η νέα τεχνολογία

Το ολοένα και ευρύτερο φάσμα χρήσης των κινητών επικοινωνιών, που έχει διεισδύσει σε μεγάλο μέρος της σύγχρονης καθημερινότητας, καθιστά πλέον τους χρήστες πολύ πιο απαιτητικούς, όσον αφορά στις σύγχρονες τηλεπικοινωνίες και στις ταχύτητες, που αυτές προσφέρουν για μεταφορά υψηλού όγκου δεδομένων, αλλά και κάλυψη σε ευρύτερο φάσμα του δικτύου. Σε αυτό, βέβαια, έχει συντελέσει και ο ολοένα αυξανόμενος ρυθμός εμφάνισης νέων χρήσιμων συσκευών, που έχουν ως στόχο να κυριαρχεί η ψηφιοποίηση της πληροφορίας και έχει δημιουργήσει έκρηξη στην αγορά νέων συσκευών. Οι πιο απαραίτητες υπηρεσίες , λοιπόν, που αναμένεται να παραχθούν και να ικανοποιήσουν τους καταναλωτές της νέας τεχνολογικής πραγματικότητας θα είναι:

Καθυστέρηση μικρότερη από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου, έως και λίγα δευτερόλεπτα.

Όλοι οι χρήστες συνδεδεμένοι σε κινητό από μερικές εκατοντάδες έως αρκετά εκατομμύρια άτομα.

32

Κύκλοι λειτουργίας από ελάχιστα χιλιοστά του δευτερολέπτου έως και ολόκληρες ημέρες.

Σηματοδότηση φορτίων από λιγότερο από 1 % έως σχεδόν 100 %. Μοναδική εμπειρία με ταχύτητα τουλάχιστον 1 Gbps ή ακόμα μεγαλύτερες

τιμές, που θα συντελούν στην αύξηση της διακίνησης των δεδομένων, με αποτέλεσμα να καθίσταται δυνατή η υποστήριξη υπερύψηλής ποιότητας βίντεο και σε σημαντικές εφαρμογές εικονικής πραγματικότητας.

Τα 10 Gbps ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων για την υποστήριξη κινητής cloud υπηρεσίας, που από πολλούς θεωρείται το μέλλον της κινητής επικοινωνίας.

Η μηδενική καθυστέρηση και οι χρόνοι απόκρισης λιγότερο από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου σε λανθάνουσα κατάσταση.

Η υποστήριξη σε πραγματικό χρόνο κινητού ελέγχου και σε εφαρμογές επικοινωνίας μεταξύ οχημάτων.

Μηδενική δευτερεύουσα μεταγωγή, με μέγιστο χρόνο ενεργοποίησης στα δέκα χιλιοστά του δευτερολέπτου, μεταξύ διαφορετικών τεχνολογιών ασύρματης πρόσβασης, για την εξασφάλιση σταθερής και απρόσκοπτης παροχής υπηρεσιών.

Τεράστια χωρητικότητα, αφού τα υπάρχοντα συστήματα κινητής τηλεφωνίας, ήδη υποστηρίζουν 5 δισεκατομμύρια χρήστες, και αυτό θα πρέπει να επεκταθεί για να υποστηρίξει, επίσης, αρκετά δισεκατομμύρια εφαρμογές και εκατοντάδες δισεκατομμύρια μηχανές.

Ελάττωση κατανάλωσης της ενέργειας, δηλαδή η ενέργεια ανά bit χρήσης θα πρέπει να μειωθεί κατά ένα παράγοντα για να βελτιωθεί τη συνδεδεμένη διάρκεια ζωής της μπαταρίας της συσκευής, όπου αποτελεί και το βασικότερο μειονέκτημα των περισσότερων έξυπνων συσκευών και κινητών τηλεφώνων.

To 5G θα παρέχει τη θεμελιώδη υποδομή για τη δημιουργία έξυπνων πόλεων, η οποία θα ωθήσει την απόδοση του δικτύου κινητής τηλεφωνίας και τις απαιτήσεις τους στα άκρα. Χαμηλή καθυστέρηση και εξαιρετικά υψηλή αξιοπιστία , ωστόσο, θα είναι επίσης απαραίτητες για τον κινητό βιομηχανικό αυτοματισμό, των οχημάτων και τη συνδεσιμότητα μεταξύ τους, καθώς και για άλλες εφαρμογές IoT . Εφαρμογές, όπως, έξυπνοι αισθητήρες, που βασίζονται σε κείμενο μηνυμάτων είναι παραδείγματα, εφαρμογών με εξαιρετικά υψηλό όγκο δεδομένων, οι οποίοι επιπλέον, δεν θα είναι ευαίσθητοι σε καθυστέρηση.

33

3.7 Χρονικό διάστημα εμφάνισης 5G

Εικόνα 3.8: Συνοψίζει ακριβώς το γεγονός της αβεβαιότητας για το έτος εμφάνισης της νέας τεχνολογίας

Όπως αναφέρθηκε και ανωτέρω, το 5G είναι προς το παρόν, στα πρώτα στάδια της έρευνας και της εξέλιξης του. Το νέο φάσμα IMT αναμένεται να συμφωνηθεί για την Παγκόσμια Διάσκεψη Ραδιοεπικοινωνιών (WRC) το 2015. Η ITU είναι σήμερα παρούσα, στην εργασία σχετικά με τις απαιτήσεις του φάσματος IMT για το 2020 και μετά. Μετά την WRC-15, η ITU θα παρέχει μια σαφέστερη διαδρομή για τον προσδιορισμό του δικτύου, αλλά και για τις απαιτήσεις του συστήματος και την τεχνολογία. Για να γίνουν τα ανωτέρω, καθώς και η σταδιακή αντικατάσταση των υποδομών των δικτύων, ώστε να γίνουν πιο μοντέρνα και να συμβαδίζουν με την τελευταία τεχνολογία, αλλά και την ανάπτυξη συσκευών σύγχρονης τεχνολογίας, υποθέτουν οι επιστήμονες πως θα ολοκληρωθούν οι διαδικασίες αυτές περίπου το 2020. Κάτι, το οποίο δεν είναι απόλυτο, εφόσον, είναι πολύ πιθανό να καθυστερήσει πολύ περισσότερο, αφού τα έργα αυτά είναι μεγάλης έκτασης και χρειάζονται πολλά χρόνια για τη μελέτη και την υλοποίηση των εν λόγω.

34

3.8 Αλλαγές στα σύγχρονα δίκτυαΌσον αφορά την τεχνολογία 5G αναμένεται να αλλάξει τον τρόπο ύπαρξης των σύγχρονων δικτύων, όπως αναπτύχθηκε πιο πάνω, αφού φαίνεται να παρουσιάζει σημαντικά οφέλη σε σύγκριση με τις ήδη υπάρχουσες τεχνολογίες. Συνοπτικά, η νέα τεχνολογία θα είναι περισσότερο πράσινη, μεγαλύτερου εύρους ζώνης, θα επιτρέπει τη σύνδεση πολύ μεγαλύτερου αριθμού συσκευών κινητής επικοινωνίας, θα έχει χαμηλό κόστος κλπ. Οι περισσότερες εταιρείες κινητών τηλεπικοινωνιών και κινητών δικτύων κινούνται στην κατεύθυνση της μελέτης και της χρηματοδότησης των μελετών για την αντίστοιχη τεχνολογία, έτσι ώστε να εντάξουν στο πρόγραμμά τους, στο δίκτυο τους και στις νέες συσκευές τους την πλεονεκτική αυτή τεχνολογία. Οι πολίτες από τη μεριά τους, αναμένεται να καλοδεχτούν τη νέα τεχνολογία, αφού η εξέλιξη των συσκευών και η αύξησή τους ανά άτομο, συμβάλει στο να δημιουγούνται από τους πολίτες μεγάλες απαιτήσεις για την ανάπτυξη ενός πολύ ισχυρότερου και ταχύτερου δικτύου για την ολοένα και αυξανόμενη ένταξη σε αυτό συσκευών.

Το χρονικό διάστημα της εμφάνισης του 5G δεν είναι προκαθορισμένο, εφόσον, λέγεται εν γένει, ότι θα εμφανιστεί το 2020, παρόλα αυτά, όμως, επειδή υπάρχει οικονομική κρίση και είναι λογικό ότι ένα τέτοιο έργο είναι πολυδάπανο, και ενδέχεται να καθυστερήσει, ακόμα περισσότερο. Από την άλλη μεριά, το κόστος είναι υπέρογκο, αφού πρέπει να αναπτυχθεί το δίκτυο σε όλον τον κόσμο. Εν συνεχεία, οι νέες συσκευές, που θα ενσωματώσουν την τεχνολογία αυτή, είναι πολύ πιθανό να έχουν, επίσης, αυξημένο κόστος και να είναι δύσκολη η αγορά τους από τους χρήστες.

Συνεπώς, γίνεται αντιληπτό ότι στα επόμενα χρόνια θα απασχολήσει η τεχνολογία 5G τα κινητά δίκτυα επικοινωνιών, τους πολίτες, τις εταιρείες ανάπτυξης και θα ευνοήσει νέες υπηρεσίες, οι οποίες θα πραγματοποιηθούν με βάση την ταχύτητα της νέας αυτής τεχνολογικής έκρηξης.

35

Βιβλιογραφία-Ιστότοποι Holma, H., & Toskala, A. (2007) “WCDMA for UMTS: HSPA Evolution and LTE”

4th edition, John Wiley & Sons. Βαρβαρίγος, Ε., & Μπερμπερίδης , Κ. (2004). Κινητά Δίκτυα Επικοινωνιών,

Πανεπιστημιακές Παραδόσεις, Πανεπιστήμιο Πατρών. UMTS Forum (http://www.umts-forum.org/). Tektronix. (2003).W-CDMA/UMTS Wireless Networks. Technical Brief. Holma, H., & Toskala, A. (2006).HSDPA/HSUPA for UMTS: High Speed Radio

Access for Mobile Communications. John Wiley & Sons. Lescuyer, P., & Lucidarme, T. (2008).Evolved Packet System (EPS): The LTE

and SAE Evolutionof 3G UMTS. John Wiley & Sons. Sesia, S., Toufik, I., & Baker, M. (2009). LTE - The UMTS Long Term Evolution:

From Theory to Practice. John Wiley & Sons. Ευρυζωνικές Τεχνολογίες, Πανεπιστημιακές Εκδόσεις, Χρήστος Ι. Μπούρας Δίκτυα Δημόσιας χρήσης και διασύνδεση δικτύων, Πανεπιστημιακές

Εκδόσεις, Χρήστος Ι. Μπούρας http://5g-ppp.eu/ https://www.metis2020.com/ http://www.huawei.com/ilink/en/download/HW_314849 http://nsn.com/file/28771/nsn-5g-white-paper?download http://www.ict-ras.eu/index.php?

option=com_content&view=article&id=4&Itemid=106&jsmallfib=1&dir=JSROOT%5CDocuments/RAS+White+Papers&download_file=JSROOT%5CDocuments/RAS+White+Papers/White+Paper+on+5G+Radio+Network+Architecture.pdf

Ιστότοπος Εnet.gr Ιστότοπος Βικιπαιδεία Ιστότοπος Wikipedia

36